با گذشت زمان و با پیشرفت روزانه تکنولوژی در عصر جدید، فرآیندهای تولید محصولات فولادی تسهیل پیدا کرده‌اند. در نتیجه این امر صنعت ساختمان سازی نیز با پیشرفت‌هایی روبرو شده است. یکی از محصولات کاربردی در صنعت ساخت و ساز تیر ورق می‌باشد. آیا با تیرورق آشنایی دارید؟ آیا اجزاء سازنده این محصول را می‌شناسید؟
آیا کاربرد تیرورق در صنعت را می‌دانید؟ برای پاسخ به این سوال‌ها و سایر سوال‌هایتان، پیشنهاد می‌کنیم تا در ادامه با خانواده آهنات همراه باشید.
تیر ورق در اصطلاح انگلیسی به نام Plate Grider معروف است. تیرورق در حقیقت نسل جدیدی از محصولات تیرآهن فولادی می‌باشد. در ساخت آن از جوشکاری ورق‌های فولادی استفاده شده است. با اتصال اجزاء مختلف تیرورق با استفاده از فرآیند جوشکاری می‌توان به محصول نهایی دست یافت. برای آشنایی بیشتر با این محصول در ادامه مطلب با ما همراه باشید.
*** منظور از تیر ورق چیست؟
اولین سوالی که ممکن است برایتان پیش بیاید این است که تیرورق چیست؟ در پاسخ به این سوال باید گفت که تیر ورق‌ها نسل جدیدی از تیرآهن‌ها هستند که در آن تیرچه‌ها و اجزاء مختلف بوسیله فرآیند جوشکاری به یکدیگر متصل شده و نتیجه آن تیرورق‌هایی با استحکام بیشتر و در طرح‌های مختلف می‌باشد.
تیرآهن‌ها کاملا با فرآیند ریخته‌گری تولید می‌شوند، اما تیر ورق‌ها با عملیات جوشکاری ساخته می‌شوند. تیرورق یک تیر فولادی است که به طور گسترده در ساخت پل استفاده می‌شود. بسته به الزامات طراحی و بر اساس ماهیت ساختار؛ ضخامت فلز برای اجزاء مختلف آن تعیین می‌شود.
استفاده از مواد اولیه مناسب (فولاد) با استحکام مشخص و انجام جوشکاری دو فاکتور اصلی است که در فرآیند تولید تیر ورق باید مورد توجه قرار گیرد. هنگامی که برای حمل بارهای سنگین به بخش‌های عمیق‌تری با سختی بیشتر نیاز است، از تیرورق استفاده می‌شود.
*** اجزاء مختلف تیر ورق
تیرورق‌ها دارای سه قسمت اصلی شامل تیر I که از فولاد زنگ نزن و فلنج‌های افقی تیر تشکیل شده‌اند. تیرهای I جوش داده می‌شوند و یک شبکه عمودی ایجاد می‌کنند و سپس فلنج‌های افقی به آنها متصل می‌شوند.
عمدتا پنج جزء در یک تیرچه وجود دارد. مونتاژ آن پنج جزء تیرچه کامل را بدست می‌دهد. شرط اساسی این است که علاوه بر سایر مقاومت‌های کمانش موضعی، یک تیر I با خمش و برش بسیار سفت شود. اجزاء اصلی تیر ورق عبارتند از:
- جان تیر یا تیغه (Web plate)
- بال تیر یا فلنج‌ها (Flange)
- سخت‌کننده یا استفینر تیر ورق (Stiffeners)
- اتصالات جان تیر و بال آن
- اتصال نهایی
*** جان تیر یا وب پلیت
ورق عمودی در تیرورق به مانند یک تار عمل می‌کند و در اصطلاح با نام وب پلیت شناخته می‌شود. ضخامت آن بر اساس الزامات طراحی است و ارتفاع نیز بر اساس شرایط مکانی و بارهای اعمال شده بر روی وب تعیین می‌شود. وب معمولاً بارهای وارد شده بر روی فلنج را به عنوان نیروهای برشی حمل می‌کند.
هنگام طراحی برای خم شدن معمولاً به اثر وب توجه نمی‌شود. هنگامی که بار اعمال می‌شود، جان تیر بیشتر در معرض کمانش قرار می‌گیرد و با افزایش اعمال بارها این کمانش افزایش می‌یابد. بنابراین، انواع مختلف سفتی که در این مقاله مورد بحث قرار می‌گیرد به وب پلیت جوش داده شده است.
*** بال تیر یا فلنج
بال تیر یا فلنج در حقیقت عناصر افقی ورق تیر می‌باشند. این عناصر در بالا و پایین تیر توسط جان تیر از یکدیگر جدا می‌شوند. هدف اصلی بال تیر تحمل نیروهای خمشی می‌باشد که به تیر ورق وارد می‌شود. فلنج بالایی در برابر نیروهای فشاری و فلنج پایینی در برابر نیروهای کششی مقاوم هستند. به منظور افزایش مقاومت در برابر گشتاور خمشی، عرض و ضخامت بال تیر بایستی متناسب با نیاز سازه انتخاب شوند.
*** سخت‌کننده یا استفینر
سخت‌کننده‌ها برای افزایش ظرفیت سازه‌ای و جلوگیری از خرابی‌های کمانش موضعی ارائه شده‌اند. علاوه بر این، از استفینر برای حمل بارهای وارد شده به تیر تا زمان پخش شدن آن در تیر استفاده می‌شود.
انواع سخت‌کننده‌های زیر را می‌توان در این نوع عناصر فولادی مشاهده کرد.
- سخت‌کننده افقی
- سخت‌کننده عمودی
*** سخت‌کننده افقی
با توجه به ساختار تیرورق، سخت‌کننده افقی در جهت موازی با بال تیر طراحی می‌شود. به این نوع از استفینرها سخت‌کننده طولی نیز گفته می‌شود. استفاده از این سخت‌کننده‌ها در جهت افزایش نیروی کمانش در قسمت جان تیر می‌باشد. این نوع از سخت‌کننده‌ها در دو نوع پیوسته و ناپیوسته طراحی می‌شوند.
طراحی استفینر افقی طوری است که تمام استفینرهای عمودی را قطع کرده و بارهای وارد شده بر بال و جان تیر ورق را می‌گیرد. سخت‌کننده‌های افقی ناپیوسته در حقیقت همان استفینرهای منقطع هستند که هیچ باری را از جانب بال و جان تیر تحمل نمی‌کنند و فقط در برابر نیروهای خمشی که به جان تیر وارد می‌شوند مقاومت می‌کنند.
*** سخت‌کننده عمودی
این استفینرها که به سخت‌کننده عرضی معروف هستند در سمت راست بال تیر متصل می‌شوند. سخت‌کننده عمودی یا عرضی را می‌توان در بیشتر تیرهای فولادی که بارهای سنگین تحمل می‌کنند مشاهده کرد. این نوع از سخت‌کننده‌ها به دو نوع انتهایی و میانی تقسیم می‌شوند.
*** سخت‌کننده عمودی انتهایی
این سخت‌کننده در دو انتهای تیر ورق تعبیه می‌شود. وظیفه اصلی این سخت‌کننده‌ها دریافت بار از تیرورق و انتقال آن به تکیه‌گاه می‌باشد. در مواقعی که ممکن است قسمت‌های انتهایی جان تیر تحت فشار خرد شوند، از سخت‌کننده‌های انتهایی استفاده می‌شود.
*** سخت‌کننده عمودی میانی
از این سخت‌کننده زمانی استفاده می‌شود که بارهای اعمالی بر روی تیر ورق بصورت متمرکز وارد شوند. در شرایطی که ضخامت جان تیر کمتر از ۲۰ میلیمتر باشد، احتمال خم شدگی آن وجود دارد. بنابراین با استفاده از سخت‌کننده میانی می‌توان باعث افزایش نیروی کمانش در جان تیر شده و از خم شدن آن جلوگیری کرد.
*** اتصالات جان تیر و بال آن
این اتصال مربوط به فلنج و وب تیر می‌باشد. وقتی طول تیر ورق کمتر از دهانه آن باشد، باید این اتصال را داشته باشیم. این یک اتصال انتقال دهنده لحظه‌ای و برشی است که باعث می‌شود تا بتوان تیرورق را ادامه داد.
*** اتصال نهایی
اتصال انتهایی سخت‌ترین قسمت جزئیات ساختاری یک تیر ورق فولادی است. اتصالات نهایی باید براساس اینکه آیا تیرورق دارای تکیه‌گاه می‌باشد یا خیر طراحی شوند. با این حال، در بیشتر مواقع تیرورق‌ها به سادگی در تکیه‌گاه پایانی نگهداری می‌شوند. در چنین شرایطی بایستی سخت کننده‌ها در اتصال انتهایی ارائه شوند. هنگام طراحی ورق‌های انتهایی و سخت‌کننده که به طور عمودی وب و فلنجرها را به هم متصل می‌کند، یک روش طراحی مشابه درنظر گرفته می‌شود.
*** آشنایی با انواع تیر ورق
بسته به استانداردهای مورد استفاده یا بسته به ماهیت تولید تیرورق‌ها، طبقه بندی‌های مختلفی می‌تواند وجود داشته باشد. به طور کلی دو نوع تیرورق وجود دارد.
- تیرورق تولید شده با روش مکانیکی
- تیرورق تولید شده با روش جوشکاری
*** تیر ورق تولید شده با روش مکانیکی
این تیرورق ترکیبی از بال، جان و سخت‌کننده‌های مورد نیاز دیگر است. با روش مکانیکی به هم متصل می‌شوند، توسط برگردانها برگردانده می‌شوند و صفحات ورق‌ها به هم جوش داده نمی‌شوند. ویژگی‌های ساختاری این تیرورق عبارتند از:
- به طور کلی ۹۰ درصد بار برشی توسط جان تیر تحمل می‌شود.
- اتصال جان و بال توسط بخشهایی که به بال بازگردانده می‌شوند تثبیت می‌شود. برگردانها باید برای برش افقی طراحی شوند.
- برگشت‌هایی که بین زاویه جان و بال ارتباط برقرار می‌کنند، باید برای بارهای برشی افقی و عمودی طراحی شوند که هنگام انتقال به جان وارد می‌شوند.
- مقاطع زاویه‌ای به عنوان سخت‌کننده جان در این تیرها استفاده می‌شوند.
*** تیر ورق تولید شده با روش جوشکاری
تیرورق‌های جوش داده شده به دلیل سهولت در تولید، بیشتر در ساخت و ساز استفاده می‌شوند و رایج‌ترین نوع آن هستند. این نوع از تیرورق عمدتا در ساخت پل استفاده می‌شود. این تیرورق بسیار سفت است و می‌تواند بارهای بسیار بالایی را در عین مقاومت در برابر حرکات جانبی حفظ کند. این ویژگی را می‌توان در پل‌های راه آهن مشاهده کرد. برای تعیین ارتفاع کلی تیرورق و ضخامت بال و جان آن از روش‌های تجربی و تقریبی استفاده می‌شود.
*** کاربرد تیر ورق چیست؟
تیرورق‌ها به طور گسترده‌ای به عنوان سازه‌های نگهدارنده در کاربردهای مختلف استفاده می‌شوند. از جمله کاربردهای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساخت پل
- کشتی‌ها
- تیرهای دروازه‌ای
- صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
- تست بار
- جرثقیل
- سازه‌های بالابر
- راه‌آهن
تیر ورق‌ها عمدتا در پل‌های راه آهن و جاده‌ای استفاده می‌شوند. بیشتر پل‌های راه‌آهن قدیمی را می‌توان به عنوان پل های تیرورقی نام برد.
*** مزایای تیر ورق
مانند سایر سازه‌های فولادی، تیرورق نیز دارای مزایایی می‌باشد که به آنها اشاره خواهیم کرد:
- از آنها می‌توان برای حمل بارهای سنگین استفاده کرد
- سرعت تولید و ساخت بالا
- مقاومت بالا در برابر خرابی‌ها و شکست ناشی از خستگی
- ساخت آسانتر در مقایسه با پل‌های خرپایی
- نگهداری آسانتر
*** معایب تیر ورق
تیرورق مانند دیگر ساز‌ه‌ها دارای معایبی نیز می‌باشد که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم:
- نمی‌توان از آنها به عنوان تکیه‌گاه در دهانه‌های بزرگ استفاده کرد
- زیبایی معماری کمتر استفاده شده است
- تطابق کامل با طراحی
*** نتیجه گیری
در این مقاله درباره اینکه تیر ورق چیست بحث کردیم و اجزاء سازنده آن را معرفی کردیم. این محصول از سه جزء اصلی جان، بال و سخت‌کننده تشکیل شده است. دو نوع روش ساخت برای تیرورق موجود می‌باشد. یکی روش مکانیکی و دیگری روش جوشکاری. مهم‌ترین کاربرد تیر ورق در ساخت پل می‌باشد. امیدواریم تا با مطالعه این مقاله پاسخ سوال‌هایتان را دریافت کرده باشید.
