تیرچه

تیرچه بتنی

تیرچه بتنی استاندارد از میلگرد فوقانی و میلگرد تحتانی و همچنین میلگرد خرپایی زیگزاگ و در صورت لزوم با استفاده از میلگرد تقویتی تحتانی مطابق با آیین نامه ملی و در کارگاه تخصصی تولید و به فروش میرسد. در برخی از موارد برای کنترل نیروی برشی در انتهای دهانه با توجه به اینکه در محاسبات سازه ای اتصال تیرچه بتنی به تیر مفصلی محاسبه میشود و از آنجایی که در نزدیکی تکیه گاه مفصلی تحت خمش نیروی برشی ماکزیمم است در دو انتهای تیرچه از زیگزاگ دوبل یا اصطلاحاً خرپا دوبل استفاده میشود. در جوش خرپای تیرچه بتنی بهتر است از جوش CO2 استفاده شود. البته این مسئله را باید در نظر گرفت که جوشکاری خرپا و همچنین اجرای گام زیگزاگ باید مطابق با استاندارد نشریه 542 سازمان برنامه و بودجه و معاونت راهبردی ریاست جمهوری باشد. مطابق با آیین نامه، گام زیگزاگ تیرچه بتنی باید 20 سانتیمتر باشد و میلگرد زیگزاک به میلگرد تحتانی و فوقانی کاملاً جوش شده باشد. سقف تیرچه بلوک معمولاً با فندوله سفالی به عرض 12 سانتیمتر تولید میشود و وظیفه فندوله سفالی همانند قالبی است که میلگرد تحتانی را در بتن مدفون میکند از این رو پاشنه بتنی با استفاده از میلگرد تحتانی مسلح میشود. برای محاسبه تعداد تیرچه بتنی بر طبق تجربه طول بارگیر تیرچه در جهتی که تیرچه در آن ریخته شده است را تقسیم بر عدد 0.54 میکنیم و عدد به دست آمده را به بالا گرد میکنیم. به عنوان مثال چنانچه عرض بارگیر تیرچه بتنی در جهتی که تیرچه در آن قرار گرفته است 6 متر طول باشد با توجه به تقسیم عدد 6 بر 0.54 که میشود 11.1 در نتیجه به 12 عدد تیرچه بتنی نیاز داریم. یکی از مسائل بسیار مهمی که حین خرید تیرچه بتنی باید در نظر داشته باشیم کد 10 رقمی استاندارد تولید کننده تیرچه است. این کد 10 رقمی باید در سامانه پیامکی سازمان ملی استاندارد ایران قابل استعلام باشد زیرا مهندسین ناظر پروژه نسبت به این مسئله حساس هستند و در گزارش اعلامی خود به شهرداری باید وجود یا عدم وجود گواهی استاندارد تیرچه بتنی را قید کنند.

خرید تیرچه

از آنجا که استاندارد فوم سقفی و یا بلوک سفالی 50 سانتیمتر است بهتر است که فواصل تیرچه در سقف 50 سانتیمتر باشد. در صورتی که فاصله تیرچه ها کمتر از 50 سانتیمتر باشد فوم سقفی به راحتی برش میخورد و این فاصله را پر میکند اما در صورتی که فاصله تیرچه ها بیشتر از 50 سانتیمتر باشد در اجرای فوم سقفی یا بلوک سفالی ممکن است مشکل ایجاد شود. قیمت تیرچه بتنی بر اساس متر طول تعیین میشود و با استفاده از نیسان و خاور و کامیون قابل حمل و تحویل به پروژه های ساختمانی در سراسر ایران است. قیمت تیرچه بتنی بر اساس هر متر طول درج شده است و معمولاً روند خرید تیرچه بتنی به این صورت است که بر اساس نیاز پروژه که معمولاً در جداول محاسب سازه به کارفرما داده میشود طول تیرچه بتنی تعیین میشود. سپس با اعلام لیست مورد نیاز به سازنده نسبت به صدور پیش فاکتور تیرچه بتنی و در صورت توافق نسبت به خرید آن اقدام میشود. تیرچه بتنی با استفاده از انواع خودرو حمل نظیر وانت نیسان، خاور، کامیون و یا کفی به سراسر ایران قابل ارسال است و هزینه حمل تیرچه بتنی با توجه به تعرفه اتحادیه باربری تعیین میشود. همچنین حمل تیرچه بتنی مطابق با آیین نامه و به صورت استاندارد به محل پروژه صورت میگیرد تا از هرگونه اعوجاج و ترک خوردگی در تیرچه بتنی جلوگیری شود.

استانداردهای ضروری تیرچه در ایران

لیست زیر شامل مهم‌ترین استانداردها و آیین‌نامه‌های فنی است که هر مهندس، تولیدکننده و پیمانکار در طراحی، ساخت و اجرای سقف‌های تیرچه و بلوک و سقف‌های پیش‌ساخته در ایران باید به آن‌ها مسلط باشد:

1. استاندارد ملی تیرچه خرپایی (ISIRI 2909-1):

• کاربرد مهندسی: این استاندارد، مرجع اصلی برای مشخصات فنی و ابعادی تیرچه‌های خرپایی متداول است. ضوابط آن شامل حداقل سطح مقطع میلگردهای کششی، فشاری، و میلگردهای عرضی (زیگزاگ) خرپا بوده و برای تولید تیرچه‌های با کیفیت و ایمن در سقف تیرچه-بلوک، الزام‌آور است.

2. استاندارد ملی تیرچه پیش‌تنیده (ISIRI 2909-3):

• کاربرد مهندسی: ضوابط طراحی و تولید تیرچه‌هایی است که با استفاده از بتن با مقاومت بالا (حداقل C35) و فولادهای پرمقاومت (وایرها) تولید می‌شوند. استفاده از تکنیک پیش‌تنیدگی (Pre-stressing) در این نوع تیرچه‌ها، امکان اجرای دهانه‌های بلندتر و کاهش خیز (Deflection) سقف را فراهم می‌آورد.

3. استاندارد میلگرد مصرفی در تیرچه‌ها (ISIRI 3132):

• کاربرد مهندسی: این استاندارد، طبقه‌بندی و ویژگی‌های مکانیکی میلگردهای فولادی (A1، A2، A3، A4) را مشخص می‌کند. در تیرچه خرپایی، میلگردهای کششی معمولاً از نوع A3 و میلگرد بالایی (فشاری) می‌تواند A2 یا A3 باشد. کنترل گواهینامه فنی میلگردها مطابق این استاندارد، تضمین‌کننده مقاومت مورد نیاز محاسبات سازه است.

4. آیین‌نامه بتن ایران (آبا) - (نشریه ۱۲۰):

• کاربرد مهندسی: مرجع اصلی و پایه برای طراحی لرزه‌ای، بارگذاری و جزئیات بتن‌آرمه تمامی سازه‌های بتنی از جمله اجزای بتنی تیرچه. رعایت ضوابط آبا در مورد پوشش بتن (Cover)، حداقل مقاومت بتن و جزئیات آرماتورگذاری، برای دوام و عملکرد لرزه‌ای تیرچه حیاتی است.

5. مقررات ملی ساختمان – مبحث ۹:

• کاربرد مهندسی: این مبحث، الزامات قانونی و فنی طراحی و اجرای سازه‌های بتنی (از جمله تیرچه‌ها) در سطح کشور است. در واقع، بسیاری از ضوابط آبا در مبحث ۹ گنجانده شده و رعایت آن برای اخذ پایان کار الزامی است.

6. آیین‌نامه طراحی و اجرای سقف تیرچه‌بلوک (نشریه ۵۴۳):

• کاربرد مهندسی: این دستورالعمل، راهنمای گام به گام اجرای صحیح سقف است. شامل نکات مهمی چون نحوه اجرای شمع‌بندی (جک‌ها)، ضوابط بتن‌ریزی سقف، اجرای میلگردهای اوتکا و کلاف عرضی (Ties)، و نکات مربوط به ترک‌ها است که مستقیماً بر کیفیت و ایمنی نهایی سقف اثر می‌گذارد.

7. استاندارد تیرچه کرومیت (فلزی با جان باز) (ISIRI ۱۱۲۶۸):

• کاربرد مهندسی: مرجع طراحی و تولید تیرچه‌های با جان باز (Open-web Steel Joists) که با نام تجاری کرومیت شناخته می‌شوند. این تیرچه‌ها معمولاً به دلیل وزن کمتر و اجرای سریع‌تر در سقف‌های با دهانه متوسط کاربرد دارند.

8. استاندارد جوش نقطه‌ای در تیرچه صنعتی (ISIRI ۴۹۷۷):

• کاربرد مهندسی: ضوابط فنی مربوط به کیفیت جوشکاری اتصالات خرپا در تیرچه‌هایی که به صورت صنعتی و با دستگاه‌های اتوماتیک جوش نقطه‌ای تولید می‌شوند. کنترل منظم کیفیت این جوش‌ها برای جلوگیری از گسیختگی خرپا تحت بارهای اجرایی و بهره‌برداری بسیار مهم است.

نکات تخصصی مهندسی سازه در مورد تیرچه

1. توجه به الزامات بارگذاری: هنگام طراحی یا کنترل تیرچه، علاوه بر نشریه ۱۲۰ و مبحث ۹، حتماً باید به نشریه ۳۸۸ (راهنمای بارگذاری سازه‌ها) توجه ویژه داشت. بسیاری از مشکلات سازه‌ای سقف‌ها، ناشی از عدم محاسبه دقیق بارهای اجرایی (شامل وزن بتن خیس، قالب‌بندی و کارگران) در مرحله ساخت است.

2. کنترل کیفیت بتن: استاندارد ISIRI 3206 (مشخصات بتن) نه تنها به مقاومت، بلکه به روانی و کارایی مناسب بتن برای پر کردن کامل فضای زیر میلگردها و اطراف خرپا اشاره دارد. مقاومت بتن مصرفی در کارخانه تولید تیرچه (حتی اگر تیرچه خرپایی باشد) باید به صورت مستمر کنترل شود.

3. تفاوت ISIRI 2909-1 و 2909-3: برای کاربران سایتتان توضیح دهید که تیرچه خرپایی (۲۹۰۹-۱) با آرماتور معمولی مسلح می‌شود، اما تیرچه پیش‌تنیده (۲۹۰۹-۳) از وایر پرمقاومت با تنش اولیه بهره می‌برد که ساختار و عملکرد آن‌ها را کاملاً متمایز می‌کند و کاربرد هر یک به نوع پروژه (دهانه و بارگذاری) بستگی دارد.

مراحل تولید تیرچه بتنی

تولید تیرچه بتنی (Prefabricated Concrete Joist) یک فرآیند مهندسی‌شده و چندمرحله‌ای است که باید تحت نظارت دقیق و بر اساس ضوابط آیین‌نامه‌ای مانند مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های بتن آرمه) صورت پذیرد. این فرآیند شامل پنج گام اصلی است:

۱. تهیه و آماده‌سازی مصالح اولیه

کیفیت مصالح اولیه، مستقیماً بر دوام، مقاومت و عملکرد سازه‌ای تیرچه تأثیر می‌گذارد.

• میلگردهای فولادی:

  • میلگرد بالایی (میلگرد ممان منفی): اغلب از نوع AII​ (نیمه‌سخت) یا AIII​ (سخت) استفاده می‌شود.

  • میلگرد پایینی (میلگرد کششی): شامل حداقل دو یا سه میلگرد است که بر اساس لنگر خمشی مثبت طراحی شده و معمولاً از نوع AIII​ یا AIV​ (آجدار) با مقاومت بالا انتخاب می‌گردد. نکته تخصصی: حداقل فاصله خالص بین این میلگردها باید برابر با قطر بزرگ‌ترین میلگرد یا $2.5\text{ cm}$ باشد تا بتن‌ریزی به خوبی انجام شده و پیوستگی کامل تأمین شود.

  • میلگردهای عرضی (خرپا/زیگزاگ): این عضو برای اتصال میلگردهای فوقانی و تحتانی و مقاومت در برابر برش در مراحل حمل و نصب استفاده می‌شود و معمولاً از میلگرد AI​ یا AII​ با قطر $4$ تا $10\text{ mm}$ به صورت شبکه‌بندی جوش‌شده تهیه می‌گردد.

• بتن: بتن مورد استفاده باید دارای عیار مناسب (معمولاً حداقل 300 kg/m3 سیمان) و اسلامپ کنترل‌شده باشد تا در عین کارایی مناسب برای ویبره، مقاومت فشاری لازم را پس از عمل‌آوری تأمین کند.

۲. ساخت خرپای فولادی (شبکه‌بندی)

در این مرحله، میلگردهای بالایی، پایینی و عرضی (زیگزاگ) با استفاده از دستگاه‌های جوش نقطه‌ای (Spot Welding) یا جوش مقاومتی به یکدیگر متصل شده و اسکلت مثلثی شکل تیرچه موسوم به خرپا را تشکیل می‌دهند. در این مرحله ابعاد دقیق تیرجه مطابق با استاندارد و همچنین حداقل طول پاشنه بتنی جهت استقرار فوم سقفی و با بلوک سفالی باید رعایت شود. معمولاً در ایران طول طول پاشنه را 3.5 سانتیمتر در هر طرف در نظر میگیرند.

• اهمیت جوش: نقاط جوش باید از نظر مقاومت در برابر کشش، خمیدگی و برش، استاندارد لازم را داشته باشند. کیفیت پایین جوش می‌تواند در حین حمل و نقل یا بتن‌ریزی، منجر به گسیختگی خرپا شود.

• کنترل ابعاد: طول و ارتفاع خرپا باید با دقت زیاد کنترل شود تا پوشش بتنی (Cover) و جای‌گیری بلوک‌ها در سقف، دقیقاً مطابق نقشه‌های سازه‌ای باشد.

۳. بتن‌ریزی و ویبره کردن (شکل‌دهی پاشنه)

پس از تأیید ابعاد و کیفیت خرپا، نوبت به بتن‌ریزی پاشنه (قسمت تحتانی تیرچه) می‌رسد.

• قالب‌بندی: خرپاها در قالب‌های فولادی قرار می‌گیرند که شکل نهایی پاشنه را تعیین می‌کند. حداقل عرض پاشنه باید $10\text{ cm}$ باشد تا بتواند میلگردهای کششی را به طور کامل در خود جای دهد و استحکام لازم را برای تحمل بارهای حین اجرا داشته باشد.

• بتن‌ریزی و تراکم: بتن با عیار مشخص در قالب ریخته شده و فوراً با استفاده از ویبراتورهای خاص رومیزی یا لرزاننده متراکم می‌شود. هدف از ویبره: خارج کردن هوای محبوس، کاهش نسبت آب به سیمان مؤثر و اطمینان از پیوستگی کامل بتن با سطح میلگردهای کششی.

۴. عمل‌آوری و نگهداری

این مرحله حیاتی‌ترین بخش برای دستیابی به مقاومت نهایی تیرچه است و مستقیماً بر مقاومت فشاری بتن تأثیر می‌گذارد.

• محیط عمل‌آوری: تیرچه‌ها پس از بتن‌ریزی و قبل از باز کردن قالب‌ها، باید در شرایط دمایی و رطوبتی کنترل‌شده نگهداری شوند. این عمل‌آوری می‌تواند به روش‌های سنتی (پوشاندن با گونی مرطوب و پاشش آب) یا عمل‌آوری حرارتی با بخار (برای افزایش سرعت تولید) انجام شود.

• باز کردن قالب: قالب‌ها معمولاً پس از گذشت حداقل $12$ تا $24$ ساعت (بسته به دمای محیط و نوع سیمان) و کسب مقاومت اولیه کافی برداشته می‌شوند.

• نگهداری تا کسب مقاومت نهایی: تیرچه‌ها باید برای حداقل $\mathrm{۷}$ روز در شرایط مرطوب نگهداری شوند تا حداقل $65$ درصد از مقاومت طراحی شده خود را به دست آورند.

۵. کنترل کیفیت، انبار کردن و بارگیری

در نهایت، تیرچه‌های تولیدشده باید قبل از خروج از کارخانه مورد ارزیابی کیفی قرار گیرند.

• آزمون‌های کنترل کیفیت:

  • کنترل ابعادی: بررسی طول، ارتفاع، عرض پاشنه و پوشش بتنی میلگردها (Cover).

  • آزمون خیز (Deflection Test): انجام تست خیز تحت بار متمرکز و کنترل حداکثر مجاز طبق استاندارد.

  • آزمون مقاومت بتن: نمونه‌برداری و ارسال مکعب‌های بتنی به آزمایشگاه برای تعیین مقاومت فشاری.

• انبار کردن: تیرچه‌ها باید به صورت ایمن و تراز، بر روی شمع‌های چوبی قرار گیرند تا از خم شدن یا ترک خوردگی در اثر وزن خود جلوگیری شود.

• بارگیری و حمل: حمل و نقل باید به گونه‌ای باشد که از ایجاد شوک‌های ناگهانی یا شکستگی‌های ناشی از تنش‌های خمشی زیاد جلوگیری شود.

مراحل تولید تیرچه کرومیت

تیرچه کرومیت (Metal Deck Joist) یکی از انواع تیرچه‌های پیش‌ساخته است که بر خلاف تیرچه بتنی، فاقد بتن اولیه پاشنه بوده و در زمان اجرا، به دلیل وجود بال تحتانی فلزی می‌تواند بارهای مرده و زنده را بدون نیاز به شمع‌بندی زیر سقف، تحمل کند. مراحل تولید این نوع تیرچه کاملاً صنعتی و دقیق بوده و باید تحت استانداردها و کنترل کیفی سخت‌گیرانه انجام شود.

۱. تهیه و آماده‌سازی اجزای فولادی

مواد اولیه تیرچه کرومیت، شامل سه جزء اصلی فولادی است که کیفیت آن‌ها باید مطابق با استانداردهای ملی و بین‌المللی (مانند $ASTM$) باشد:

• بال تحتانی (کف تیرچه): این بخش از یک ورق فولادی یا تسمه با ضخامت و عرض متناسب با دهانه و همچنین فضای مورد نیاز جهت پاشنه فوم سقفی کرومیت و بار طراحی‌شده، تهیه می‌شود. جنس این ورق معمولاً از فولاد $ST37$ است. این بال، نقش اصلی در تحمل لنگر خمشی مثبت را ایفا می‌کند.

• بال فوقانی: این بال معمولاً از یک میلگرد یا ناودانی کوچک (به ویژه برای دهانه‌های بلند) ساخته می‌شود.

• میلگردهای میانی (اعضای قطری یا زیگزاگ): این اعضا از میلگردهای AII​ با قطر مشخص (معمولاً بین $8$ تا $12\text{ mm}$) تهیه می‌شوند. نقش اصلی آن‌ها تحمل نیروی برشی در تیرچه است.

۲. برش و آماده‌سازی اعضا

در این مرحله، دقت ابعادی بسیار حیاتی است، چرا که کوچک‌ترین خطا در طول اعضا، باعث عدم انطباق در جوشکاری و کاهش مقاومت نهایی تیرچه می‌شود.

• برش بال تحتانی و فوقانی: بال‌ها مطابق با طول مورد نیاز تیرچه (که معمولاً با توجه به دهانه سقف تعیین می‌شود) برش می‌خورند.

• برش و خم‌کاری میلگردهای میانی (وب): میلگردهای زیگزاگ به طول‌های یکسان و با زاویه مشخص (معمولاً $45$ یا $60$ درجه) برش خورده و خم می‌شوند.

۳. مونتاژ و جوشکاری اعضا

مونتاژ و جوشکاری اسکلت فلزی تیرچه، اصلی‌ترین بخش تولید است و باید با بالاترین سطح دقت انجام شود.

• قرارگیری در جیگ (Jig): قطعات فولادی (بال‌های بالا و پایین، و میلگردهای زیگزاگ) در یک قالب (Jig) بسیار دقیق و ثابت قرار می‌گیرند تا از عدم انحراف آن‌ها در طول فرآیند جوشکاری اطمینان حاصل شود.

• جوشکاری: جوشکاری باید با استفاده از جوش مقاومتی (Resistance Welding) یا جوش قوس الکتریکی CO2​ (MAG/MIG) و توسط دستگاه‌های اتوماتیک یا نیمه‌اتوماتیک انجام گیرد. نکته تخصصی: کیفیت جوش در نقاط اتصال اعضای قطری به بال تحتانی (محل تمرکز تنش برشی) باید به طور ویژه کنترل شود تا مقاومت در برابر گسیختگی برشی تأمین گردد.

• کنترل فواصل و گام: فاصله افقی میلگردهای زیگزاگ (گام) و زاویه آن‌ها باید دقیقاً مطابق با طراحی مهندسی باشد.

۴. تمیزکاری و پوشش حفاظتی

پس از اتمام جوشکاری، تیرچه‌ها برای محافظت در برابر عوامل محیطی آماده می‌شوند:

• تمیزکاری سطح: هرگونه آلودگی، سرباره جوش یا زنگار از سطح فولاد تمیز می‌شود.

• پوشش ضدزنگ: برای محافظت از اسکلت فولادی در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی تا زمان بتن‌ریزی سقف، لایه‌ای از پرایمر ضدزنگ (Zinc Chromate) بر روی تمام سطوح تیرچه اسپری یا اعمال می‌شود. این پوشش، عمر مفید تیرچه در زمان انبارداری و نصب را تضمین می‌کند.

۵. کنترل کیفیت نهایی و علامت‌گذاری

در آخرین مرحله، کنترل کیفی جامع شامل بازرسی‌های بصری و آزمایش‌های فنی انجام می‌شود:

• کنترل ابعادی: بررسی طول، ارتفاع کلی و عرض بال تحتانی.

• کنترل جوش: بازرسی بصری و در صورت نیاز، استفاده از روش‌های آزمایش‌های غیرمخرب (NDT) مانند تست ذرات مغناطیسی (MT) برای اطمینان از نفوذ و سلامت جوش‌ها.

• علامت‌گذاری: هر تیرچه باید با مشخصات فنی خود شامل طول، نوع فولاد و کد رهگیری کارخانه علامت‌گذاری شود.

• انبار کردن: تیرچه‌ها باید به صورت تراز و با تکیه‌گاه‌های مناسب انبار شوند تا دچار کمانش یا خمش دائمی نشوند.