انواع تیرچه – کاربرد – مزایا و معایب هر کدام

تیرچه چیست؟

تیرچه (Joist) عبارت است از قطعه ای پیش ساخته که در قسمت‌های مختلف ساختمان و بناها مانند سقف‌ و کف‌ها به منظور تحمل بارهای مرده، زنده و حمل و نقل استفاده می‌شود. تیرچه که از دیرباز در صنعت ساخت و ساز کاربرد داشته از جنس‌های مختلف چوب، فولاد و بتن ساخته می شود. امروزه بسته به نوع کاربرد آن در انواع متفاوت تیرچه کرومیت، تیرچه پیش تنیده، تیرچه خرپایی و غیره ساخته می شود.

انواع تیرچه و مواد تشکیل دهنده تیرچه‌ها

با توجه به اینکه تیرچه‌های بتنی و فلزی بیشترین کاربرد را دارند، عمده مواد تشکیل دهنده تیرچه‌ها از بتن و فولاد می‌باشد که در طرح‌های مختلف درست می‌شوند. انواع تیرچه‌ های مهم بتنی و فولادی به صورت زیر است:

• تیرچه کرومیت یا فلزی با جان باز
• تیرچه پاشنه بتن یا تیرچه بتنی سنتی
• تیرچه‌ صنعتی
• تیرچه ‌فندله یا با قالب سفالی
• تیرچه ‌نیازیت
• تیرچه ‌پیش تنیده
• تیرچه پیش ساخته خرپایی

۱- تیرچه کرومیت

تیرچه کرومیت که تیرچه فولادی با جان باز نیز نام دارد، عضوی پیش ساخته است و به صورت خرپای دو سر ساده اجرا می گردد. اجزای تشکیل دهنده تیرچه کرومیت عبارت است از:

۱- بال تحتانی که از تسمه ساخته شده و به عنوان عضو کششی خرپا عمل می کند و همچنین بارهای وارده در مراحل بارگزاری را تحمل می کند.

۲- اعضای قطری که از میلگرد بوده و به عنوان عضو مورب خرپا عمل می کند و توسط جوش به نبشی و ورق متصل می شود و با کمک دیگر اعضا، ایستایی لازم برای تحمل بارهای وارده در مراحل بارگزاری را تامین میکند. اگر تیرچه ها در محل هایی استفاده شوند که بارگزاری سنگین تر است و یا تیرچه ها طول بیشتری داشته باشند از میلگرد های نسبتا قطور یا نبشی دوبل در بال فوقانی استفاده می شود.

۳- بال فوقانی که از یک تسمه و یا دو میلگرد،‌ نبشی و یا ناودانی ساخته شده در داخل بتن قرار می گیرد. این عضو در مراحل بارگزاری، وزن تیرچه را به هنگام حمل و نقل و وزن مرده سقف را به هنگام بتن ریزی تحمل می کند.

دو بال فوقانی و تحتانی که نقش جان باز را ایفا می کنند به وسیله یک میلگرد خم به همدیگر متصل می شوند. به هنگام استفاده از این تیرچه ها برای پر کردن فاصله مابین تیرچه ها از بلوک های پیش ساخته بتنی، سفالی و یا طاق ضربی استفاده می گردد و عملیات بتن تکمیلی در این نوع پوشش همانند سقف های تیرچه و بلوک متداول می باشد. لازم به ذکر است که محاسبات تیرچه کرومیت کاری نسبتا سخت و زمان بر است و برای محاسبات آن از نرم افزار KDS استفاده می شود.

اجزاء سقف با تیرچه ‌کرومیت

• تیرچه‌ کرومیت
• بلوک که معمولا بصورت سیمانی، سفالی، یونولیت و یا قالب می باشد.
• میلگرد افت و حرارت
• بتن پوششی درجا

مزایای تیرچه ‌کرومیت

از جمله مزایای تیرچه کرومیت نسبت به سایر تیرچه های پیش ساخته نظیر تیرچه پیش تنیده و سفالی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• به دلیل سبکی تیرچه کرومیت و در صورت استفاده از بلوک یونولیت سقفی، سرعت اجرای بالایی دارد.
• با تیرچه کرومیت وزن سقف تا حدود ۳۰ درصد کاهش می یابد که آن هم به دلیل کاهش بتن پوششی می باشد.
• باعث یکپارچگی اسکلت و سقف می شود. برای بوجود آوردن یکپارچگی باید از کلاف عرضی استفاده شود.
• تیرچه کرومیت در ارتفاعات مختلف قابل اجرا می باشد.
• تیرچه‌ کرومیت امکان بتن ریزی چند سقف در یک مرحله را بوجود می آورد و باعث کاهش هزینه ها می شود. به این علت که در این نوع تیرچه نیاز به شمع بندی نیست و خود ایستا می باشد.
• از تنش موجود در بتن می کاهد. برای خنثی کردن تنش های ناشی از تغییرات دما هم از میلگردهای افت حرارت استفاده می شود.
• با تیرچه کرومیت اجرای داکت ها به منظور عبور کانال های مختلف و لوله های تاسیساتی سریع تر انجام می گیرد.
• با در نظر گرفتن فاصله بیشتر تیرچه کرومیت، مصرف بتن نیز کاهش می یابد.

مراحل بارگزاری تیرچه فولادی کرومیت

۱- در مرحله اول تیرچه به هنگام بارگذاری، بار ناشی از وزن خود را تحمل می کند.

۲- در مرحله ی بعد تیرچه در زمان اجرای سقف و قبل از گرفتن بتن، بار مرده و بار زنده را تحمل می کند. بار مرده شامل وزن سقف، تیرچه، بلوک و قالب ها و بار زنده همان عوامل اجرایی می باشد.

۳- در مرحله سوم بارگذاری بعد از دریافت بتن، مقطع کامل تیرچه و بتن تنش های ناشی از تمامی بارهای وارده به سقف را تحمل می کند.

۲- تیرچه پاشنه بتن یا تیرچه ‌بتنی ستنی

تیرچه پاشنه بتن یا تیرچه بتنی سنتی نوعی تیرچه نسل جدید و استاندارد برای تیرچه سقف‌ها می‌باشد. و با ممنوعیت سازمان ملی استاندارد از استفاده ی تیرچه های فندوله یا سفالی، بیشتر مورد توجه مهندسین قرار گرفته است. در ساخت تیرچه پاشنه بتن در بال تحتانی از دو عدد و در بال فوقانی از یک عدد میلگرد با نمره های حداقل ۸ و حد اکثر ۱۶ استفاده می شود و این میلگردها توسط میلگردهای عرضی به صورت تکی و یا دوبل به همدیگر متصل می شوند.

در تیرچه هایی با طول زیاد و یا بارگزاری بیشتر، یک میلگرد اضافی جهت تقویت در پایین تیرچه افزوده می شود. در این تیرچه ها قسمت پایینی خرپای آماده شده در قالبی موقت قرار می گیرد و پس از بتن ریزی از قالب خارج می گردد که بعد از خشک شدن قابل استفاده می باشند. تیرچه های بتنی را میتوان به صورت مستقیم در کارگاه ها تولید کرد و یا از تیرچه های آماده که در کارخانه ها تولید می شوند استفاده کرد. این نوع تیرچه های صنعتی به دلیل رعایت استاندارهای لازم معممولا از کیفیت خوبی برخوردار هستند.

مراحل بارگذاری تیرچه پاشنه بتن استاندارد

اجزای تیرچه های پاشنه بتن در ۳ مرحله بارگذاری می گردند.

۱- مرحله اول بارگذاری به هنگام حمل و نقل می باشد.

۲- مرحله دوم از زمان بارگذاری تا قبل از کسب مقاومت بتن می باشد که وزن بتن سقف در این مرحله به تیرچه ها اعمال می شود و باید در نظر داشت که ظرفیت خمشی تیرچه ها در این مرحله ناچیز می باشد.

۳- مرحله سوم همان بارگزاری به هنگام اجرا می باشد که از زمان بدست آوردن مقاومت بتن سقف و بازگشایی جک های زیر بتن شروع می شود. بر اساس بارهای وارده در این مرحله می باشد که میلگرد های خرپا طراحی می شوند.

اجزای اصلی تشکیل دهنده تیرچه پاشنه بتن

• میلگرد پایین که میلگردهای اصلی می باشند
• میلگرد بالایی
• میلگرد تقویتی
• میلگرد عرضی یا زیگزاگ
• میلگرد کمک کننده برای اتصال
• بتن پاشنه
• جوش برای اتصال میلگردها به همدیگر

نقش بتن پاشنه

بتن پاشنه به لحاظ مقاومتی و سازه ای ضعیف تر از بتن اصلی بوده و بی تاثیر است اما اجرای درست آن امری ضروری است زیرا در زمان اجرا بلوک سقف باید به صورت یکنواخت در جای خود قرار بگیرد و همچنین اگر سطح آن صاف نباشد در هنگام بتن ریزی مقداری بتن هدر خواهد شد و جمع آوری این بتن از کف زیرین آن نیز هزینه بر و دشوار خواهد بود. بعد از بتن ریزی سطح آن نیز باید مرطوب نگه داری شود. لازم به ذکر است که رده مقاومت این بتن باید مطابق آیین نامه از رده C25 باشد.

بتن پاشنه، ضخامتی در حدود ۵ سانتی متر و عرض ۱۴ سانتی متر دارد. در این پاشنه علاوه بر بتن میلگردهای کششی اصلی، تقویتی و اتصالات زیگزاگها به این میلگردها هم قرار دارند. بتن پاشنه در محافظت از میلگرد ها نقش اساسی دارد و بعد از حدود ۱۰ روز پس از بتن ریزی به مقاومت عملی یا حالت استاندارد خود می رسد.

نقش اصلی بتن پاشنه

۱- بتن پاشنه به عوان پوشش عضو کششی سقف عمل کرده و در مقابل حرارت و حملات اسیدی و محیط های خورنده از میلگردها محافظت می کند.

۲- به هنگام اجرای بتن اصلی، سقف بتن پاشنه به عنوان عاملی در کاهش شمع گذاری در زیر سقف و افزایش سرعت کار و کم کردن هزینه اجرای سقف عمل می کند، یعنی نیاز به شمع گذاری را کاهش می دهد.

مزایای استفاده از تیرچه بتنی

۱- سبک شدن سقف با حذف بتن در ناحیه کشش

۲- مقرون به صرفه تمام شدن با مصرف کمتر بتن

۳- ایجاد شدن سقف کاملا صاف و یکنواخت در زیر و روی سقف

۴- ایجاد کردن عایق صوتی و حرارتی توسط فضای خالی درون بلوک های بین دو تیرچه

۵- نیاز نبودن به سیتم قالب بندی برای عملیات بتن ریزی سقف

معایب استفاده از تیرچه بتنی

۱- امکان ایجاد شدن ترکهای طولی بعد از بتن ریزی سقف

۲- محدود بودن پوشش کار برای تیرچه بتنی در پوشش دهانه های زیاد تا حدود ۸ متر

۳- نداشتن استحکام کافی در مقایسه با سقف های دال بتنی و کامپوزیت

۴- محدودیت اجرای سقف بتنی در مکان هایی با حالت مثلث و قوسی شکل

۳- تیرچه‌ فندوله یا سفالی

تیرچه ‌های فندوله یا سفالی همانند تیرچه‌های بتنی سنتی می باشند، با این تفاوت که به جای قرار دادن آنها در قالب موقت برای بتن ریزی اطراف میلگردهای اصلی تیرچه، در بلوک های فندوله سفالی قرار می گیرند سپس بتن در این قالب ها ریخته می شود .امروزه استفاده از این نوع تیرچه ها زیاد متداول نیست.

۴- تیرچه‌ صنعتی

در تولید تیرچه های صنعتی به جای اتصال دادن میلگردهای برشی با جوش الکتریکی، همانند تیرچه های بتنی سنتی و یا سفالی سنتی، با جوش مقاومتی یا نقطه جوش به آرماتورهای فوقانی و تحتانی متصل می شوند. خرپاهای تیرچه صنعتی به هر دو صورت قالب موقت و یا قالب همیشگی سفالی قابل بتن ریزی می باشند.

۵- تیرچه نیازیت

تیرچه های نیازیت فولادی می باشند و طراحی آن ها به نحوی است که نیاز به شمع بندی ندارند زیرا خود ایستا می باشند. در تولید تیرچه های نیازیت برای بال فوقانی از سپری و یا پروفیل های مشابه و برای بال تحتانی از تسمه استفاده می شود. همچنین برای اتصال دادن بال فوقانی به بال تحتانی از میلگردهای ساده و یا آجدار استفاده می شود.

تفاوت تیرچه نیازیت با تیرچه کرومیت

۱- در تیرچه های نیازیت به علت باربری بال فوقانی، نیازی به بتن ریزی در بال تحتانی نیست.

۲- در تیرچه نیازیت میلگرد عرضی به صورت منقطع ولی در تیرچه کرومیت بصورت پیوسته می باشد.

۳- در تیرچه نیازیت در قسمت بال فوقانی از پروفیل سپری استفاده می کنند اما در تیرچه کرومیت از دو عدد نبشی بصورت پشت به هم جوش داده می شود.

۴- تیرچه های کرومیت نسبت به تیرچه های نیازیت سبک تر می باشند.

۵- میزان بتن مصرفی در تولید تیرچه نیازیت نسبت به تیرچه کرومیت کمتر می باشد.

۶- در قسمت بال تحتانی تیرچه نیازیت از دو عدد نبشی ولی در تیرچه کرومیت از یک ورق استفاده می شود.

۷- تیرچه های نیازیت تا طول ۱۲ متر و تیرچه های کرومیت تا طول ۸ متر قابل اجرا می باشند.

۸- در تیرچه کرومیت بال فوقانی کوچکتر از بال تحتانی است اما در تیرچه های نیازیت بال فوقانی تا انتهای بال ادامه دارد.

۹- برای سازه های فلزی و بتنی ظاهر تیرچه های نیازیت متفاوت است اما در تیرچه های کرومیت تفاوت تنها در نوع اتصال است.

۶- تیرچه پیش تنیده

تیرچه های پیش تنیده بصورت پیش ساخته می باشند زیرا فقط در کارخانه های مجهز تولید می شوند. این تیرچه ها از مقطع بتنی با T شکل با رده مقاومت بالاتر (تا در برابر کشش مقاوم بوده و گسیخته نشوند) و مفتول های فولادی درست می شوند. در پروسه ی تولید تیرچه پیش تنیده قبل از عمل بتن ریزی مفتول های فولادی توسط روش های مختلف نظیر جک ها کشیده می شوند و بعد از عمل آوری بتن و کسب اطمینان از این که بتن مقاومت لازم را داشته باشد مفتول ها را آزاد می کنند.

این کار باعث می شود بتن تیرچه تحت تنش فشاری قرار بگیرد و موجب افزایش مقاومت تیرچه در برابر ترک خوردگی شود. و به منظور تامین محل مناسب نصب بلوک های سقفی در دو طرف آن، سطح مقطع تیرچه پیش تنیده به شکل سپری ساخته می شود. همچنین در تیرچه پیش تنیده از سیم هایی فولادی به قطر ۵ میلی متر استفاده می شود.

برای آشنایی بیشتر با بتن پیش تنیده می بتوانید به بخش مقالات سایت بپتا مراجعه نمایید. همچنین جهت خرید تیرچه پیش تنیده و سایر محصولات بپتا همچون هالوکور و بتن آماده به بخش محصولات ما مراجعه کنید.

مزایای‌ استفاده از تیرچه پیش تنیده

• مقرون به صرفه بودن به لحاظ اقتصادی به دلیل مصرف کمتر فولاد
• کاهش وزن فولاد فونداسیون و سازه
• سرعت اجرای بالا