محاسبه تیرآهن و وزن آن برای ساختمان یک تا سه طبقه

تیرآهن به عنوان یکی از اصلی‌ترین اجزای سازه‌های فولادی، نقش حیاتی در پایداری و استحکام ساختمان ایفا می‌کند. انتخاب و استفاده صحیح از تیرآهن، علاوه بر تضمین استحکام سازه، در بهینه‌سازی هزینه‌ها نیز نقش بسزایی دارد. به همین دلیل، محاسبه تیرآهن ساختمان از نظر وزن و تعداد مصرفی، یکی از چالش‌های مهم در پروژه‌های ساختمانی است.

در این مقاله، قصد داریم نحوه محاسبه تیرآهن برای ساختمان‌های یک تا سه طبقه را بررسی کنیم و فرمول‌هایی کاربردی برای تخمین میزان مورد نیاز ارائه دهیم. اگر شما هم در حال ساخت یا برنامه‌ریزی برای ساخت سازه‌ای هستید، تا پایان این مقاله با ما همراه باشید تا با روش‌های محاسبه تیرآهن بیشتر آشنا شوید.

محاسبه تیرآهن ساختمان

تیرآهن در دسته مقاطع پرفروش قرار دارد که نقش بسیار مهمی در ساختمان‌های اسکلت بتنی و فلزی ایفا می‌کند. تحمل نیروهای وارده به سازه، نیروهای خمشی و برشی جزو وظایف تیرآهن در سازه هستند. همین موضوع باعث آن شده تا در انتخاب نوع آن دقت لازم را داشته باشید. مقدار تیرآهن مورد نیاز براساس نقشه و طرح مدنظر، باید پیش از عملیاتی شدن پروژه تعیین و هزینه‌های آن پرداخت شود. هنگام محاسبه تیرآهن برای ساختمان، توجه به قیمت تیرآهن می‌تواند تأثیر مستقیم بر هزینه‌های ساخت و ساز داشته باشد. زمانی که شما از مقدار مورد نیاز مطلع شدید، می‌توانید قیمت تیرآهن را از منابع معتبری همچون فولادسل بررسی کنید و درنهایت بخشی از هزینه‌های پروژه را تخمین بزنید. انجام این کار وظیفه مهندس معمار است و اگر تیرآهن نامناسبی انتخاب کند، خسارات جبران ناپذیری پیش می‌آید.

اهمیت محاسبه تعداد تیرآهن در ساخت و ساز

تیرآهن‌ها در هنگام ساخت ساختمان‌ها به سه شکل اصلی، فرعی و کلاف به‌کار می‌روند. هر یک از این مقاطع ویژگی و وظایف مختص به خود را دارند. انواع تیرآهن‌ها در اندازه‌های 8 الی 60 تولید و استفاده می‌شوند که باید براساس مقدار مقاومت مورد نیاز سازه، متناسب‌ترین سایز تیرآهن که بتواند جوابگوی نیاز سازه باشد را انتخاب کرد، ولی پیش از مشخص کردن نوع تیرآهن باید نوع و سایز آن‌ها را مشخص کنیم.

اغلب سازه‌ها به دو شکل اسکلت بتنی و یا اسکلت فلزی ساخته می‌شود که در میان آن‌ها نوع فلزی، بیشترین مصرف آهن را دارد. به‌طور کلی محاسبه تعداد تیرآهن در ساخت و ساز باعث مدیریت بهتر هزینه‌ها می‌شود.

محاسبه تیرآهن مورد نیاز برای ساختمان یک طبقه

برای محاسبه تیرآهن ساختمان باید بگوییم که در ساختمان‌های یک طبقه اغلب از تیرآهن‌های سایز 12 برای ستون‌ها استفاده می‌کنند. ولی اگر برای همین سازه از سایزهای بالاتر استفاده کنیم، هزینه‌ها نیز بالاتر می‌رود.

پس از تعیین سایز تیرآهن، باید به فاصله میان دهانه‌ها یا بین دو تیرآهن توجه نمود. این مورد هم باتوجه به استحکام ساختمان توسط مهندسین ساختمان انتخاب می‌شود. بعد از تعیین پارامترهایی که گفتیم، می توان تعداد تیرآهن سازه و در نتیجه وزن آن‌ها را حساب کرد. محاسبه وزن هم به‌وسیله جدول اشتال و محاسبات ریاضی به راحتی صورت می‌گیرد.

محاسبه تیرآهن ساختمان دو طبقه

مهم‌ترین نکته برای مشخص کردن تعداد تیرآهن در ساختمان های دو طبقه به نوع اسکلت ساختمان مربوط می شود. با انتخاب نوع اسکلت و توجه به عواملی مانند میزان سنگینی و بار وارده بر ساختمان، شرایط محیطی و مقاومت مورد نیاز، نوع تیرآهن مصرفی تعیین می شود.

در سازه‌های دو طبقه هم باید سایز تیرآهن مد نظر، مقاومت لازم را برای تحمل بارهای وارده داشته باشد تا در هزینه‌ها صرفه‌جویی شود. در ساختمان‌های دو طبقه علاوه بر تیرآهن‌های به‌کار رفته در ستون، برای پوشش‌های سقفی و بالا بردن استحکام سازه، به تیرهای فرعی میان تیرهای اصلی احتیاج داریم.

در آخر پس از تعیین نوع تیرآهن مورد نیاز و تعداد تیرهای اصلی و فرعی، تعداد تیرآهن لازم برای ساختمان دو طبقه و همچنین وزن آن، قابل محاسبه است.

محاسبه تیرآهن مورد نیاز برای ساختمان سه طبقه

برای محاسبه تیرآهن ساختمان سه طبقه، علاوه بر نوع اسکلت و تحمل بار ، باید به وزن سازه، مقاومت مورد نیاز و محیط ساخت و ساز (وضعیت آب‌ و هوایی منطقه، زلزله خیز بودن یا نبودن) هم توجه کرد. در ساختمان‌های سه طبقه پس از مشخص کردن نوع تیرآهن لازم و تعداد تیرهای اصلی، فرعی و فاصله در نظر گرفته شده میان ستون‌های ‌اصلی، تعداد تیرآهن‌های مصرفی و وزنشان مشخص می‌شود، اما به‌طور کل به‌خاطر وجود فاکتورهای زیاد در تعیین نوع و سایز این مقاطع، تعداد مورد نیاز قطعی و دقیق نخواهد بود. برای مثال امکان دارد دو ساختمان سه طبقه که کاملا شبیه هستند به‌خاطر قرارگیری در دو محیط متفاوت، تعداد تیرآهن متفاوتی نیاز داشته باشند.

شیوه محاسبه تعداد و وزن تیرآهن مورد نیاز برای ساختمان

برای محاسبه تیرآهن ساختمان، همانطور که پیش‌تر گفتیم یکی از عوامل مهم در تعیین تعداد این مقاطع فولادی، نوع اسکلت سازه است. علاوه بر آن مقدار مقاومت مورد نیاز در ساختمان هم تاثیر زیادی در تعداد تیرآهن مورد نیاز دارد، به همین خاطر حتی در ساختمان‌های شبیه به هم امکان دارد که تعداد تیرآهن مورد نیاز یکسان نباشد. بدین ترتیب فرمول محاسبه تعداد تیرآهن همه ساختمان‌ها یکی نیست و برای این کار حتما باید بسته به شرایط و نظرمهندسین تعداد نهایی را حساب کرد.

جدول اشتال منبع اصلی برای محاسبه وزن تیرآهن مورد نیاز برای ساختمان است. درون جدول اشتال وزن انواع تیرآهن در ابعاد معین و با استانداردهای خاصی قرار گرفته، در نهایت اگر از ابعاد و استاندارد تیرآهن مد نظر خود اطلاع داشته باشید، می‌توانید به‌وسیله جدول اشتال، وزن آن را به‌دست آورید.

برای این کار و برای به دست آوردن وزن تیرآهن، لازم است طول آن را در وزن تیرآهن ضرب کنید. در آخر، برای به‌دست آوردن وزن کلی تیرآهن، باید وزن یک تیرآهن را در تعداد تیرآهن‌های لازم سازه ضرب کنید. برای حساب کردن وزن هر شاخه تیرآهن از فرمول زیر استفاده می کنیم:

وزن تیرآهن = طول تیرآهن * وزن مخصوص تیرآهن

(وزن مخصوص تیرآهن را از جدول اشتال بدست می آوریم)

در ادامه به نحوه محاسبه وزن پرکاربردترین تیرآهن‌ها می‌پردازیم:

فرمول محاسبه وزن تیرآهن IPE

وزن مخصوص تیرآهن در جدول اشتال * طول شاخه تیرآهن = وزن تیرآهن IPE

فرمول محاسبه تیرآهن لانه زنبوری

طول شاخه تیرآهن لانه زنبوری * وزن یک متر از جدول اشتال = وزن کل تیرآهن لانه زنبوری

فرمول محاسبه تیرآهن دوبل

طول تیرآهن 2 * IPB * وزن یک متر تیرآهن از جدول اشتال = وزن کل تیرآهن دوبل

محاسبه سایز تیرآهن فرعی مورد نیاز ساختمان

در پروسه ساختمان‌سازی از تیرآهن فرعی هم استفاده می‌شود. این تیرآهن بار ثقلی را تحمل می‌کند که در جدول زیر محاسبه تیرآهن ساختمان ذکر شده است:

اندازه‌های تیرآهن در جدول بالا با در دو حالت با ورق تقویت و بدون آن آورده شده است. فاصله میان تیرهای فرعی نیز در تعداد تیرآهن تاثیر دارد. فاصله استاندارد بین تیرها اغلب ۱۴۰ تا ۱۸۰ سانتی‌متر است. به این معنا که به‌صورت متوسط ۱.۵ متر است. اگر تیرآهن در سقف کامپوزیت به‌کار رود حداقل فاصله مجاز آن‌ها ۲۰ برابر ضخامت بتن سقف باید باشد. اگر فاصله استاندارد بین تیرآهن‌ها کمتر بود، تعداد آن‌ها موجب بالارفتن سایز این مقاطع فولادی خواهد بود.

محاسبه سایز تیرآهن اصلی (پل)

تیرآهن‌های اصلی میان دو ستون قرار دارند. اصلی‌ترین وظیفه این تیرآهن‌ها، منتقل کردن بار تیرهای فرعی به ستون است. تیر اصلی به دو شکل استفاده می‌شود که عبارتند از تیرهای خمشی و ساده. تیرهای ساده بار ثقلی، و تیرهای خمشی دو نیروی بار ثقلی و زلزله را تحمل می‌کنند. در جدول زیر سایز تیرآهن و طول تیر گفته شده:

در پشت‌بام، تیرهای کناری سبک‌تر از تیرهای طبقات هستند و فقط دیوار جان پناه روی آن قرار گرفته است. تیرهای آهن نمای به‌کار رفته در بام را سنگین‌تر در نظر بگیرید تا در آینده برای اجرای تاج نما از اسکلت جوش استفاده شود.

تیرآهن‌های مناسب ستون

همانطور که گفتیم، یک سازه از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده که در هر بخش سایز مخصوصی استفاده می‌شود، یکی از این قسمت‌ها ستون است. اغلب اوقات در ساخت ستون‌ها از تیرآهن 14 و برخی اوقات از سایز 16 استفاده می‌شود.

البته که نوع تیرآن بسیار مهم است، تیرآهن‌های بال پهن و تیرآهن هاش که سطح مقطع مربعی دارند برای ستون گزینه‌های مناسبی هستند. اگر که سازه چند طبقه باشد، مهندسان از ستون یکپارچه استفاده می‌کنند. برای یکپارچگی طول ستون را طوری تعیین می‌کنند که مقداری از آن از سقف طبقه بالایی بیرون بزند تا ستون بعدی را به آن وصل کنند.

محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی

سقف طاق ضربی از سری سقف‌های قدیمی است که امروزه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته در بافت قدیمی اغلب شهرها این نوع سقف قابل مشاهده است. مصالح اصلی این سقف آجر و تیرآهن است. آجر مناسب از نوع فشاری و تیرآهن استاندارد این نوع سقف IPN سایز 12 است. فاصله میان تیرآهن سقف طاق ضربی حدودا 70 تا 120 سانتی‌متر است و فاصله بین تیرآهن‌ها با آجر فشاری و ملات پر می‌شود.

محاسبه تیرآهن راه پله

در سازه‌های اسکلت فلزی برای پله‌ها از تیرهای آهنی استفاده می شود. ولی اگر در ساخت راه پله تیرآهن به‌کار رود، به آن پله می گویند. در کل برای طراحی پله باید بدانید که چگونه تعداد، اندازه، ارتفاع، طول و عرض پله‌ها و شیب آن‌ها را حساب کنید. نرده که در دو طرف پله قرار می‌گیرد باید طبق اصول و استانداردهای شیب باشد و شبیه حرف z انگلیسی باشد. مدل محاسبه شیب پله، تخمین نسبت ارتفاع پله به پایه آن است.

عوامل تاثیرگذار در محاسبه تیرآهن ساختمان

انتخاب روش تخمین مقدار تیرآهن ساختمان و حساب کردن تعداد آن‌ها به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر است:

• نوع اسکلت ساختمان
• تعداد طبقات
• نوع و سایز تیرآهن

نوع اسکلت ساختمان

یکی از عوامل مهم در محاسبه تیرآهن ساختمان، نوع اسکلت‌بندی آن است. اسکلت‌بندی ساختمان‌ها در دو دسته اسکلت بتنی و اسکلت فلزی تقسیم شده‌اند. مصالح اسکلت بتنی شامل بتن، سیمان، شن، ماسه و میلگردها هستند و انواع مقاطع فولادی مثل تیرآهن هم از مصالح اصلی اسکلت فلزی سازه‌ها محسوب می‌شوند. از عوامل مؤثر در انتخاب نوع اسکلت‌بندی می‌توان به زمان اجرای پروژه، بودجه ، شرایط آب و هوایی و نقشه سازه اشاره کرد.

تیرآهن یکی از مصالح اصلی اسکلت‌های فلزی است و به علت بالا بودن قیمت آن‌ها، همواره اسکلت بتنی مقرون به صرفه‌تر از اسکلت فلزی است، ولی در کل اغلب پیمانکاران اسکلت فلزی را ارجحیت می‌دهند؛ چرا که در این نوع اسکلت، مدت زمان اجرای پروژه کمتر و در نتیجه بازگشت سرمایه سریع‌تر است. در سازه‌های اسکلت فلزی مهندس مربوطه بسته به نوع ساختمان و طرح و نمای کلی آن نوع تیرآهن را تعیین می‌کند.

تعداد طبقات ساختمان

یکی دیگر از عوامل مهم در تعیین تعداد تیرآهن لازم برای ساختمان، تعداد طبقات است. قطعا با افزایش تعداد طبقات، مقدار تیرآهن مورد نیاز در قسمت‌های مختلف ساختمان مثل ستون، دیوار و سقف هم افزایش پیدا می‌کند.

نوع و سایز تیرآهن

نوع و سایز تیرآهن هم در تعداد تیرآهن لازم سازه موثر است. انتخاب نوع تیرآهن به خاطر کاربرد متنوعی که هر تیرآهن در ساختمان دارد، به نظر مهندس و نقشه ساختمان بستگی دارد. برای مثال تیرآهن لانه ‌زنبوری و معمولی سایز پایین، در قسمت‌هایی از سازه که بار زیادی را متحمل نیستند به‌کار می ‌رود. انواع تیرآهن‌های مورد استفاده در ساختمان‌سازی به‌شکل زیر دسته‌بندی می‌شوند:

• تیرآهن IPE ‌ یا تیرآهن معمولی
• تیرآهنINP
• تیرآهنIPB  یا تیرآهن هاش
• تیرآهن لانه زنبوری یا CPE

عملکرد تیر در سازه

یکی دیگر از عوامل مهم در تعیین تعداد تیرآهن مورد نیاز، عملکرد تیر در سازه است. تیرها طبق میزان تحمل بار و نقشی که در سازه دارند در سه دسته اصلی، فرعی و کلاف طبقه‌بندی می‌شوند و نوع تیرآهن برای هر دسته نیز تفاوت دارد.

قیمت تیرآهن

در محاسبه تیرآهن ساختمان، قیمت روز محصول بسیار مهم است. برای سازه‌های اسکلت فلزی که از تیرآهن استفاده می‌شود، خرید تیرآهن بیشترین سهم را در هزینه نهایی ساختمان دارد. به همین خاطر قیمت تیرآهن هم در تعیین تعداد تیرآهن مصرفی ساختمان تاثیر زیادی دارد. برای مشاهده قیمت روز انواع تیرآهن می توانید از طریق منابع معتبری مثل فولادسل اقدام کنید.

کاربرد تیرآهن در ساختمان

همانطور که پیش‌تر گفتیم، تیرآهن‌ها وظیفه‌ی مقاومت و استحکام ساختمان را برعهده دارند که از سازه در برابر نیروها و فشارهای خمشی و تنشی محافظت کنند. علاوه بر این کاربردهای زیادی دارند که به شرح زیر است:

• ستون‌ها
• کفی ستون‌ها
• ساخت خرپا
• اسکلت سازه فولادی
• تیرک‌های میانی و فرعی
• تیرهای باریک کرومیت
• تیرهای اصلی و کلاف

در ادامه به بررسی مزایا و معایب استفاده از تیرآهن در ساختمان می‌پردازیم.

مزایا و معایب استفاده از تیرآهن در ساختمان

استفاده از تیرآهن در ساختمان مثل هر محصول دیگری دارای مزایا و معایب مخصوص به خود است.

مزایای استفاده از تیرآهن در ساختمان

• امکان توسعه پروژه پس از اتمام پروژه
• امکان وصل کردن چندین قطعه به هم
• سرعت بالای اجرا و نصب
• کاربردهای بسیار در ارتفاع‌های بالا

معایب استفاده از تیرآهن در ساختمان

• خوردگی فلزات هنگام تماس با عوامل خارجی
• مایل قطعات فلزی به کمانش
• وصل کردن نامتناسب قطعات

سایزهای پرکاربرد تیرآهن در ساختمان‌سازی

تیرآهن مثل دیگر مقاطع فولادی سایزهای مختلفی دارد. به‌طور کلی سایز تیرآهن‌ها از 12 الی 32 است که هر کدام از این سایز‌ها، کاربرد و ویژگی‌های مختص به خود را دارند. سایزهای پرکاربرد تیرآهن در ساختمان‌سازی عبارتنداز 14، 16 و 18 که قیمت تیرآهن 14 از عوامل مؤثر در فاکتور نهایی محسوب می‌شود.

جمع‌بندی

تیرآهن یکی از پراستفاده‌ترین مقاطع فولادی در فرآیند ساخت و ساز است. دقت در انتخاب تعداد درست و نوع این محصولات، تاثیر زیادی بر روی هزینه‌های پایانی پروژه دارد. یکی از اقدام‌های اولیه برای این کار تعیین نوع اسکلت بدنی ساختمان و تعداد طبقات آن است. اسکلت فلزی استحکام زیادی دارد و بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی به‌خاطر هزینه‌های بالای تیرآهن، استفاده از اسکلت بتنی مقرون به صرفه‌تر است. شما در مورد محاسبه تیرآهن ساختمان چه تجربه‌ای دارید؟ با کارشناسان فولادسل درمیان بگذارید.