تیر ورق چیست؟

تیر ورق نوعی تیر فولادی بزرگ است که از عمدتا ورق‌های آهن به شکل I، جعبه ای و Z ساخته می‌شود. تیر ورق از اجزای مختلفی تشکیل شده که شامل وب، فلنج و سخت‌کننده‌ها است. بیشترین کاربرد تیر ورق‌ها در ساخت انواع پل‌های ریلی و جاده‌ای است اما در ساخت انواع چرثقیل‌ها، صنعت کشتی سازی، ساخت اسکله، ساخت تیرک‌های گانتری نیز به کار می‌رود...

• نویسنده: سمیرا افشار
• 1404/05/08 - 16:24
• دانشنامه
• 0 نظر

آهن پرایس: تیر ورق سازه‌ای است که در عین کاربرد اساسی و گسترده در صنایع عمرانی عظیم، محصولی کمتر شناخته شده است که شکل و کاربردی شبیه تیرآهن دارد. به عبارتی دیگر تیر ورق Plate Grider یک تیر فولادی بزرگ است که معمولاً به شکل I و از چند ورق‌های فولادی ساخته شده است البته می‌توانند ممکن است تیر ورق به شکل جعبه‌ای، Z یا اشکال دیگر نیزتولید شود. این تیرها معمولاً در پل‌ها و ساختمان‌های بزرگ برای حمایت از بارهای سنگین در طول دهانه‌های بلند مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عبارتی دیگر تیر ورق در مصارفی که مقاطع فولادی نورد شده استاندارد به دلیل نیازهای بار یا دهانه کافی نیستند، به کار می‌روند.

تیر ورق چگونه تولید می‌شود؟

اجزای تیر ورق شامل یک وب (جان یا ورق عمودی) و فلنج‌ها (ورق‌های افقی) است که عمدتا با پیچ کردن و جوش دادن ورق‌ آهن به یکدیگر به دست می‌آید. ضخامت‌ وب، ضخامت فلنج‌ها، سخت‌کننده و غیره بر اساس الزامات طراحی و ماهیت ساخت تعیین می‌شوند. در دامه به بررسی دقیق اجزای تیر ورق و نقش هر یک در این محصول پرداخته می‌شود.

• وب، تیغه یا جان: وب (web plate) در تیر ورق فولادی به صفحه عمودی عمیق مرکزی اشاره دارد که فاصله لازم بین دو صفحه فلنج را فراهم می‌کند و مسئول مقاومت در برابر برش ایجادشده در تیر ورق است.
• فلنج‌ها یا بال تیر ورق: فلنج‌ها (flanges plate) که به عنوان صفحات فلنج نیز شناخته می‌شوند، عناصر تیر ورق افقی هستند که در بالا و پایین قرار دارند و با وب از هم جدا شده‌اند. عملکرد اصلی صفحات فلنج، افزایش مقاومت در برابر نیروهای خمشی است. فلنج بالایی در برابر بار خمشی و فلنج پایینی در برابر نیروی کششی مقاومت می‌کند.
• سخت‌کننده‌ها، استیفنرها یا بلبرینگ طولی و میانی: سخت‌کننده‌ها (stiffeners) در تیر ورق برای افزایش ظرفیت ساختاری تیر ورق و جلوگیری از شکستگی ناشی از کمانش استفاده می‌شوند افزون بر این بارهای وارد شده به تیر ورق را نیز تحمل می‌کنند.

انواع سخت‌کننده‌های وب در تیر ورق

وب در صورت نازک بودن و افزایش ارتفاع آن، زمانی که بارها اعمال می‌شوند، مستعد کمانش است؛ بنابراین، انواع مختلفی از سخت‌کننده‌ها به وب جوش داده می‌شوند تا قدرت آن را افزایش دهند. سخت‌کننده تیر ورق‌ انواع مختلفی دارد که در ادامه به معرفی هر یک پرداخته می‌شود:

• سخت‌کننده‌های عمودی: این سخت‌کننده‌ها در زاویه راست با فلنج‌ها قرار دارند و بر اساس موقعیت خود در تیر ورق به دو نوع تقسیم می‌شوند: سخت‌کننده‌های انتهایی و سخت‌کننده‌های میانی.
• سخت‌کننده‌های انتهایی: در دو انتهای تیر نصب می‌شوند. آن‌ها بار را از تیر گرفته و به تکیه‌گاه توزیع می‌کنند. بخشی از انتهای وب در تیر ورق تحت بارهای فشاری قرار می‌گیرد. وب ممکن است به دلیل این بارها خرد شود. سخت‌کننده‌های انتهایی در اینجا نقش مهمی ایفا می‌کنند و مانع از خرد شدن وب می‌شود.
• سخت‌کننده‌های میانی: زمانی که بارهای متمرکزی بر روی تیر ورق وجود دارد، سخت‌کننده‌های میانی نقش مهمی ایفا می‌کنند. به عبارتی دیگر زمانی که ضخامت وب بسیار نازک باشد (کمتر از 1.85 عمق تیغه)، برش باعث کمانش وب می‌شود. در این صورت، سخت‌کننده میانی برای بهبود و افزایش مقاومت کمانش تیغه به کار می‌رود.
• سخت‌کننده‌های افقی: این سخت‌کننده‌ها موازی با صفحات فلنج قرار دارند و به آن‌ها سخت‌کننده‌های طولی نیز گفته می‌شود. این سخت‌کننده‌ها مقاومت کمانش تیغه یا جان را افزایش می‌دهند. سخت‌کننده‌های افقی می‌توانند به صورت پیوسته یا ناپیوسته باشند.
• سخت‌کننده‌های افقی پیوسته: تمامی سخت‌کننده‌های عرضی را به هم متصل می‌کنند و همچنین بار را از قسمت‌های فلنج و وب تحمل می‌کنند.
• سخت‌کننده‌های افقی ناپیوسته: بین سخت‌کننده‌های عرضی قرار دارند و به آن‌ها متصل نیستند. آن‌ها بارهایی از فلنج یا وب را تحمل نمی‌کنند، بلکه مقاومت کمانش را برای وب فراهم می‌کنند.

چند نکته مهم در طراحی تیر ورق

همانطور که اشاره شد تیر ورق نوعی تیر فولادی است که بیشترین کاربرد آن در ساخت پل‌ها است. ضخامت ورق وب، فلنج‌ها و سختی آن‌ها غالبا بر اساس الزامات طراحی و ویژگی‌های ساختاری تعیین می‌شود. در واقع استفاده از مواد فولادی مناسب با مقاومت مشخص و اطمینان از تکنیک‌های جوشکاری صحیح هنگام ساخت تیر ورق بسیار حائز اهمیت است. از همین رو در ادامه به چند نکته کلیدی که باید هنگام ساخت تیر ورق مدنظر قرار داد، اشاره می‌شود:

حداقل فاصله سخت‌کننده‌های عمودی در تیر ورق باید حداقل 0.33d باشد.
حداکثر فاصله سخت‌کننده‌های عمودی در تیر ورق نباید کمتر از 1.50d باشد.
طول مؤثر یک سخت‌کننده بارگذاری 0.70 برابر طول واقعی است.
حداقل ابعاد قابل قبول پنل وب تیر ورق نباید ضخامتی کمتر از 10داشته باشد.
حداکثر ابعاد قابل قبول وب در پنل تیر ورق ضخامت 270 است.
سخت‌کننده‌های زاویه‌ای دارای حداکثر طول لبه برجسته 16 هستند.
ضخامت طول لبه برجسته سخت‌کننده‌های صاف به 16t محدود می‌شود
تیغه تیر ورق نیز بیش از 90٪ برش را تحمل می‌کند.

وزن خود تیر ورق

وزن خود تیر به طور کلی به صورت زیر پذیرفته می‌شود:

• برای تیر ورق ریوت شده = W/300 به ازای هر متر
• برای تیر ورق جوش‌خورده = W/400 به ازای هر متر
• که در آن W = بار کل محاسبه شده است.

چند نوع تیر ورق وجود دارد؟

تیر ورق‌ها با توجه به طراحی و ساختار به انواع مختلفی تقسیم می‌شود که دارای ویژگی‌ها، استانداردها و کاربردهای مختلفی است، در ادامه به انواع تیر ورق‌ها اشاره می‌شود.

• تیر ورق ریوت شده

این تیر ترکیبی از فلنج‌ها، وب و سایر سخت‌کننده‌های ضروری است. این اجزا به روش مکانیکی (ریوت) به هم متصل می‌شوند و صفحات به هم جوش نمی‌خورند.

به طور کلی، 90٪ از برش توسط وب تحمل می‌شود. اتصال بین وب و فلنج با استفاده از مقاطع زاویه‌ای که به فلنج متصل شده‌اند، تثبیت می‌شود. ریوت‌ها باید برای برش افقی طراحی شوند. ریوت‌هایی که اتصال بین وب و فلنج‌ها را ایجاد می‌کنند، باید برای برش افقی و بارهای عمودی که به فلنج وارد می‌شوند و به وب منتقل می‌شوند، طراحی شوند. مقاطع زاویه‌ای به عنوان سخت‌کننده وب در تیرهای ریوت شده استفاده می‌شوند.

• تیر ورق جوش‌خورده

تیر ورق جوش‌خورده به دلیل سهولت تولید و کارایی آن رایج‌ترین نوع تیر در ساخت و سازهای بزرگ است،

این مقاطع عمدتاً در ساخت پل‌ها استفاده می‌شوند. پل تیر ورق استحکام بالایی دارد و می‌تواند بارهای سنگین را تحمل کند.

• تیر ورق جعبه‌ای

تیرهای ورق و تیرهای جعبه‌ای هر دو به طور گسترده در مهندسی پل استفاده می‌شوند، اما اهداف ساختاری متفاوتی دارند. در حالی که تیرهای ورق سطع مقطع بازی دارند که به سادگی و استحکام شناخته می‌شوند، تیرهای جعبه‌ای دارای سطع مقطع هستند که در جاهایی که نیاز به سختی پیچشی بالا است استفاده می‌شوند.

تیر ورق چه مزایا و معایبی دارد؟

هزینه‌های ساخت تیر ورق به طور قابل توجهی به دلیل معرفی کارگاه‌های خودکار کاهش یافته است. با این حال، هزینه‌های ساخت تیرک جعبه‌ای و تیرک خرپایی هنوز بالا است زیرا این سازه‌ها عمدتاً به صورت دستی ساخته می‌شوند.

هنگامی که با مقاطع نورد شده مقایسه می‌شوند، تیرهای ورق ساخته‌شده می‌توانند از مواد بهتری استفاده کنند زیرا طراح در تغییر مقطع برای تطبیق با تغییرات بارهای اعمال شده انعطاف بیشتری دارد. به همین دلیل، تیرهای ورق با عمق متغیر در سال‌های اخیر رایج‌تر شده‌اند.

مزایای تیر ورق

مزایای استفاده از تیرهای ورق به شرح زیر است:

• توانایی تحمل بارهای سنگین
• دارای ثبات بیشتر
• مقاومت در برابر شکستگی
• ساخت ساده‌تر در مقایسه با پل‌های خرپایی
• تعمیر و نگهداری آسان
• تسریع روند پروژه
• استحکام و سختی بالا
• مناسب برای دهانه‌های بلند
• انعطاف‌پذیری در طراحی

معایب تیر ورق

به جز مزایا، برخی از معایب تیرهای ورق به شرح زیر است:

• نامناسب برای حمایت از فواصل بزرگ
• زیبایی ظاهری کمتر در مقایسه با تیرآهن
• دشواری نصب و قرارگیری
• نیاز به دقت بالا در حین طراحی و تولید

کاربردهای تیرهای ورق چیست؟

تیر ورق به طور گسترده به عنوان سازه‌های حمایتی در انواع سازه‌های عمرانی از جمله ساخت پل‌ها استفاده می‌شوند. تیر ورق بیشتر در پل‌های راه‌آهن و جاده‌ای یافت می‌شوند به عبارتی بیشتر پل‌های قدیمی راه‌آهن به عنوان پل‌های تیر ورق شناخته می‌شوند. علاوه بر ساخت پل‌ها، برخی از کاربردهای دیگر تیر ورق در ساخت شامل موارد زیر است:

• ساخت جرثقیل‌ها
• ساخت سازه‌های بالابری
• ساخت سکوهای نفت و گاز
• ساخت کشتی‌ها
• تیرک‌های گانتری

تفاوت بین تیر ورق و تیر چیست؟

تیر ورق و تیرآهن نورد شده هر دو برای حمل بارها در سازه‌های فولادی استفاده می‌شوند، اما بسته به نیازهای فاصله و بار، اهداف متفاوتی دارند. تیر ورق با جوش دادن صفحات جداگانه ساخته می‌شوند، در حالی که انواع تیرآهن در اشکال ثابت در کارخانه‌های فولاد تولید می‌شوند. جدول زیر نشان می‌دهد که آن‌ها از نظر طراحی، کاربرد و عملکرد چگونه متفاوت هستند.

سوالات متداول درباره تیر ورق

1- تیرهای ورق در کجا استفاده می‌شوند؟

بیشترین کاربردهای انواع تیر ورق در ساخت پل‌های جاده‌ای و ریلی است، همچنین در ساخت چرثقیل، بالابرها، کشتی‌سازی و ... نیز کاربرد دارد.

2- تیر چیست و چه تفاوتی با تیر ورق دارد؟

تیر ورق محصولی ساخته شده از ورق آهن است که متناسب با کارایی و استانداردهای مورد نیاز ساخته می‌شود.، اما تیرآهن به طور استاندارد به روش نرود گرم یا نورد سرد در کارخانه در استانداردهای IPE، IPB و IPN ساخته می‌شود.

3- تیر ورق چقدر قوی است؟

با توجه به ضخامت و کیفیت ورق‌های استفاده شده و همچنین جوشکاری باکیفیت و استاندارد تیر ورق‌ها، میتوان گفت این محصول استحکام و مقاومت بالایی دارد و به همین جهت در سازه‌های عمرانی عظیم استفاده می‌شود.

4- آیا تیر ورق زنگ می‌زنند؟

با توجه به نوع ورق، آب و هوای منطقه و پوشش سطح محصول، ممکن است میزان مقاومت تیر ورق در برابر زنگ‌زدگی متغیر باشد.

انتشار مطالب این سایت با ذکر منبع و درج لینک آزاد است.