انتخاب تیرآهن مناسب در ساخت طبقه اضافی ساختمان‌های قدیمی نیازمند رعایت نکات مهندسی با توجه به مباحث بازسازی مقاومتی است. توجه به نوع تیرآهن، پایداری سازه ای در ارتقا طبقات، تحلیل آسیب پذیری لرزه ای، محدودیت های بارگذاری مجدد تیرآهن، چالش های اتصال سازه قدیم و جدید در کنار ارزیابی ظرفیت باربری موجود همگی در این میان اهمیت دارند. ضمن اینکه هماهنگی با استانداردهای نوین ساخت فرایند انتخاب نوع تیرآهن مناسب را در این سازه‌ها به کاری تخصصی تبدیل می‌کند. اما با وجود پیچیدگی انتخاب با توجه به این موارد، در این مطلب تلاش می‌کنیم راهنمای اولیه‌ای برای خرید مناسب‌ترین نوع تیرآهن با توجه به مشخصات فنی انواع رایج در بازار ارائه کنیم.
انواع تیرآهن و کاربردهای آن
تیرآهن یکی از پروفیل‌های فولادی پر کاربرد در ساخت اسکلت سازه، ستون، خرپا و تیر است. با هدف تقویت سازه با تیرآهن و بر اساس شکل ظاهری و وزن، انواع مختلفی از تیرآهن به شرح زیر وجود دارد (در قسمت انواع تیرآهن، مفصل تر و جامع تر آنها را توضی حداده ایم.):
تیرآهن CPE یا لانه زنبوری
در بدنه اصلی این تیرآهن حفره‌های هشت ضلعی مانند لانه زنبور وجود دارد. وزن آنها به دلی وجود حفره‌های خالی کمتر از سایر تیرآهن‌ها است و مقاومت خمشی پایین‌تری نیز دارند. از حفر‌های لانه زنبوری در بدنه این ترآهن برای عبور سیم و سایر اتصالات ساختمان استفاده می‌شود.
تیرآهن IPE یا معمولی
در این نوع تیرآهن I شکل، ضخامت بال‌ها در طول شاخه یکسان است. تیرآهن معمولی مطابق استاندارد اروپایی ساخته می‌شود. بیشتر در ساخت تیرهای فرعی، اسکلت‌های معمولی کاربرد دارد.
تیرآهن IPB یا هاش
تیرآهن IPB با شکل ظاهری شبیه حرف H انگلیسی، به‌دلیل داشتن بال‌های پهن و جان ضخیم‌تر تحمل بالاتری نسبت به بارهای سنگین دارد. بیشترین کاربرد آن به‌عنوان ستون ساختمان در سازه‌های مقاوم مانند پل، برج یا صنعت است. مقاومت خمشی نوع IPB بسیار بالا است، اما با توجه به حجم و وزن بالا، اجرای آن در ساختمان سخت‌تر است. این تیرآهن مطابق استاندارد DIN آلمان تولید می‌شود.
تیرآهن INP
این تیرآهن به شکل حرف انگلیسی I اما دارای بال‌های شیب‌دار است. در نوع INP بر خلاف IPE ضخامت بال‌ها با نزدیک شدن به جان افزایش می‌یابد. تیرآهن INP مطابق استاندارد آمریکا تولید می‌شوند و تحمل بار آنها به نسبت سایر تیرآهن‌ها کمتر است.
تیرآهن دوبل
تیرآهن دوبل در تقویت سازه، از اتصال موازی دو تیرآهن با استفاده از پیچ، مهره یا جوشکاری تولید می‌شود و ظرفیت تحمل بار بسیار بالایی دارد. بیشترین کاربرد آن در ساخت پل، برج‌های مسکونی یا تجاری و سازه‌های صنعتی است.
تفاوت کاربرد تیرآهن‌های IPE، IPB و INP در ساخت طبقه اضافی
با توجه به ساختار ظاهری، وزن و استحکام هر یک از انواع تیرآهن کاربرد متفاوتی در ساخت طبقه اضافی ساختمان دارند.
- تیرآهن IPE به‌دلیل نصب و برش آسان، پر استفاده‌ترین نوع برای ساخت تیرآهن دوبل هستند. اما با توجه به در دسترس بودن و قیمت مناسب، انتخاب اول در ساخت طبقه اضافی برای ساختمان‌های معمولی در سازه‌ها با دهانه کمتر از ۵ متر است.
- تیرآهن IPB با توجه به مقاومت خمشی بالا و پایداری و استحکام در برابر زلزله در سازه‌های قدیمی که نیاز به مقاوم‌سازی در برابر زلزله و همچنین دهانه‌های زیاد انتخاب اول است. اما با توجه به سنگین وزن بودن حمل و نقل و پیاده‌سازی آن در سازه سخت است.
- تیر آهن IPN وزن سبک‌تر و مقاومت خمشی پایین‌تر نسبت به IPE دارد و معمولا مناسب استفاده در بازسازی ساختمان‌های سبک با قابلیت پایین‌تر تحمل بار است.
بررسی تاثیر نوع خاک بر انتخاب تیرآهن در سازه‌های قدیمی
پیاده‌سازی هر نوع بار اضافی روی ساختمان و انتخاب تیرآهن برای سازه قدیمی باید با ملاحظات دقیق مهندسی باشد. زیرا بسیاری از این سازه‌ها در محل‌هایی با خاک سست بدون زیرساخت مناسب ساخته شده‌اند و امکان نشست بعد از بازسازی وجود دارد. بنابراین انتخاب تیرآهن با وزن مناسب در این مورد بسیار اهمیت دارد. توجه به نکات زیر گام اصلی درخرید تیرآهن مناسب برای طبقه اضافی است، اما دریافت مشاوره با مهندسین و طراحان نباید فراموش شود:
خاک ماسه‌ای یا شنی
این نوع خاک بار اضافی و تیرآهن‌های سنگین را به‌خوبی تحمل می‌کند و احتمال نشست ساختمان بعد از اضافه کردن تیرآهن بسیار پایین است. در این مورد تیرآهن‌های IPE و IPB با توجه به بار وارده به کل ساختمان و طراحی مناسب استفاده می‌شوند.
خاک رسی
خاک‌های رسی به‌خصوص در صورت مرطوب شدن بسیار سست هستند و استفاده از تیرآهن سنگین برای ساخت طبقه اضافی در این خاک ریسک بالایی دارد. برای جلوگیری از نشست ساختمان بعد از بازسازی در خاک‌های رسی تیرآهن‌ها با وزن سبک و مهاربندی مناسب یا تیرآهن دوبل پیشنهاد می‌شود.
خاک دستی
این خاک‌ها غیرمتراکم و ناهمگن هستند و با توجه به اینکه توسط انسان به مرور زمان در منطقه احداث ساختمان شکل گرفته‌اند، ممکن است لایه لایه و سست باشند. معمولا در مناطق شهری این نوع خاک بسیار دیده می‌شود و خطر نشست ناهمگون سازه و ترک‌خوردگی دیوار دارند. قبل از انتخاب تیرآهن برای این نوع خاک‌ها لازم است آزمایش‌های ژئوتکنیک برای بررسی‌های ویژگی‌های فیزیکی و ظرفیت تحمل بار آنها انجام شود. اما معمولا برای اجرای طبقه اضافی، تیرآهن‌های سبک با مهاربندی قوی یا تیرآهن‌های دوبل و استفاده از ورق های تقویتی در تیرآهن های قدیمی بهترین گزینه هستند.
راهنمای فنی خرید تیرآهن برای سازه های قدیمی
اجرای طبقه اضافی با تیرآهن روی ساختمان‌های قدیمی نیاز به دقت مهندسی و دریافت مشاوره خاک‌شناسی و تخصصی دارد. بنابراین لازم است قبل از جستجوی بازار برای بهترین تامین‌کننده تیرآهن و استعلام قیمت به نکات زیر توجه کنیم:
۱.بررسی دقیق وضعیت سازه
برای این کار پاسخ به سوالات زیر تعیین‌کننده مسیر است:
- آیا ساختمان برای اضافه کردن طبقات اضافی ظرفیت دارد؟
- خاک منطقه، زیرسازی و بتن‌ریزی، ستون و پی ساختمان چه وضعیتی دارد؟
- ملاحظات جوشکاری در سازه موجود، روش های تقویت اتصالات فلزی و نوع تیرآهن‌های فعلی چگونه هستند؟
۲. اندازه‌گیری دهانه و تعیین میزان بار وارده از طبقه جدید
این ارزیابی پایه اصلی محاسبه وزن تیرآهن برای طبقه اضافی و یک کار مهندسی است. معمولا اگر فاصله بین دو تکیه‌گاه یا دهانه در ساختمان از ۳ متر بیشتر باشد، تیرآهن IPE گزینه مناسب است. در سازه‌های با دهانه بیشتر از ۵ متر تیرآهن‌های IPB بال پهن یا تیرآهن‌های دوبل استفاده می‌شود.
۳. قابلیت اجرا
در ساختمان‌های بدون آسانسور یا مواردی که اجرای طبقه جدید به دلایل مهندسی و نوع طراحی سازه محدودیت دارد، نمی‌توان از تیرآهن‌های سنگین استفاده کرد. استفاده از تیرآهن‌ها با وزن سبک مشکلات حمل و نصب حین اجرا را برطرف می‌کنند.
۴. بررسی استانداردهای کیفی تیرآهن
بعد از مراجعه به تامین‌کنندگان معتبر و معتمد حتما لازم است استانداردهای تولید، وزن و گواهی تایید کیفی کارخانه را درخواست کنید. داشتن استاندارد معتبر ملی و بین المللی و تطابق حداکثری وزن تیرآهن با جدول اشتال هنگام خرید بسیار اهمیت دارد.
۵. دریافت مشاوره تخصصی
مشاوره با مهندسان عمران و استفاده از نرم افزارهای تحلیل سازه در بازسازی ساختمان‌های قدیمی با هدف مدلسازی سازه ای برای پیش بینی رفتار تحت بار اضافی و تحلیل مودال سازه گام‌های ضروری پیش از خرید تیرآهن هستند. همچنین با توجه به تغییرات احتمالی مقررات ساختمان‌سازی در دوره‌های مختلف، توجه به استانداردهای جدید در طراحی طبقه اضافی نیز انتخاب تیرآهن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. البته هنگام خرید نیز دریافت مشاوره کارشناسی از تامین‌کنندگان معتبر راهنمای تکمیلی برای انتخاب نهایی خواهد بود. زیرا تامین‌کنندگان با توجه به مشخصات تیرآهن دریافتی از کارخانجات مختلف و نیاز پروژه فرایند خرید را کامل می‌کنند.
جمع‌بندی
برای مقاوم سازی ساختمان با تیرآهن و ساخت طبقات اضافی روی سازه‌های قدیمی انواع تیرآهن‌های IPE، IPB، IPN و دوبل استفاده می‌شوند. نوع خاک، مقاومت خمشی تیرآهن در بارگذاری مضاعف و محاسبه وزن تیرآهن با توجه به ظرفیت تحمل بار سازه نکاتی هستند که در محاسبات مهندسی قبل از خرید باید در نظر گرفته شوند. معمولا تیرآهن IPB در خاک‌های ماسه‌ای و شنی، دهانه‌های بالاتر از ۵ متر و بازسازی‌های مقاوم در برابر زلزله کاربرد دارند. نوع IPE و IPN نیز در بازسازی‌های سبک و ظرفیت تحمل پایین متناسب با طراحی مهندسی سازه انتخاب می‌شوند. در کنار همه این موارد توجه به محدویت‌های حمل و نقل و اجرا، استانداردهای کیفی تولید تیرآهن و همراهی مشاوران معتمد بسیار مهم است. شرکت نیک فولاد، به‌عنوان یکی از این مشاوران در مسیر خرید، این آمادگی را دارد تا پس از دریافت اطلاعات کامل پروژه راهنمایی‌های لازم در خصوص انتخاب باکیفیت‌ترین تیرآهن برای بازسازی را در اختیار کارفرمایان محترم قرار دهد.
با سالها سابقه در عرصه فولاد و آهن آلات، برای شما می نویسیم. تا نوشته های ما، راهنمایی برای شما باشد و اطلاعات شما را در این رابطه افزایش دهد. چون معتقدیم که دانش بیشتر شما، باعث اتخاذ تصمیم بهینه خواهد شد.
