تیرهای فلزی برای ساختمان و راهنمای ساخت پل فولادی مدولار

انواع تیرهای فلزی مورد استفاده در پروژه های ساختمانی

قاب های ساختمان چندین شکل نورد شده و ساخته شده را ترکیب می کنند که هر کدام برای یک دهانه، مسیر بار یا جزئیات اتصال خاص مناسب هستند. انتخاب نامناسب پروفیل یکی از شایع ترین دلایل تغییر دستورات در هنگام نصب فولاد است.

تیرهای صفحه ساخته شده، جوش داده شده از صفحات فلنجی و شبکه ای به جای نورد در آسیاب، بر کارهای با دهانه طولانی که در آن عمق کاتالوگ استاندارد تمام می شود، غالب است. این نمایه ای است که اغلب برای تیرهای اصلی پل فولادی مدولار مشخص می شود، زیرا سازندگان می توانند ضخامت فلنج را به صورت مقطعی تنظیم کنند تا به جای استفاده از یک مقطع ثابت برای کل دهانه، با نمودار لنگر خمشی مطابقت داشته باشد.

محاسبات ظرفیت باربری و دهانه

دهانه مجاز برای یک تیر معین به سه ورودی بستگی دارد: مقاومت تسلیم فولاد، مدول مقطع پروفیل، و ترکیب بار اعمال شده (بار مرده به اضافه بار زنده، همراه با باد یا لرزه در صورت لزوم). به عنوان یک قاعده کاری، مهندسان تیرهای کف را به عمق تقریبی تقسیم بر 20 برای بارهای معمولی معمولی 50 پوند در هر فوت مربع اندازه می‌دهند، سپس بررسی می‌کنند که انحراف در زیر دهانه تقسیم بر 360 برای پرداخت‌هایی که به حرکت حساس هستند را تأیید کنند.

نمودار زیر رابطه یک سری W شکل معمول را تحت بارگذاری یکنواخت کف نشان می دهد و نشان می دهد که چگونه دهانه مجاز با عمق تیر در بار ثابت 50 psf رشد می کند.

این ارقام فولاد درجه 50 A992 را با فواصل مهاربندی استاندارد در نظر می گیرند و به جای اینکه جایگزینی برای محاسبات سازه مهر شده باشند، گویا هستند. بخش های عمیق تر با وزن به صورت خطی مقیاس نمی شوند : حرکت از W10 به W30 تقریباً دهانه مجاز را سه برابر می‌کند در حالی که وزن هر فوت را تنها دو برابر می‌کند، به همین دلیل است که سقف‌های با دهانه بلند و عرشه‌های پل، بخش‌های عمیق‌تر و سبک‌تر نسبت به دهانه را به جای انباشتن چندین تیر کم عمق ترجیح می‌دهند.

نمرات فولاد و انتخاب مواد برای تیرها

انتخاب درجه بر هزینه و اندازه بخش تأثیر می گذارد. چهار گرید اکثریت بزرگی از کار ساخت پل های فولادی ساختمانی و مدولار را پوشش می دهد.

• فولاد کربنی A36: عملکرد 36000 psi، رایج ترین درجه برای زاویه ها، صفحات و اعضای ثانویه است که در آنها صرفه جویی در وزن کمتر از هزینه است.
• A992 Grade 50: عملکرد 50000 psi، درجه پیش‌فرض برای شکل‌های W نورد شده در ایالات متحده از اوایل دهه 2000، که تقریباً 39 درصد استحکام بیشتری نسبت به A36 با قیمت واحد مشابه دارد.
• A572 درجه 50/60/65: فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا که برای تیرهای صفحه و اعضای پل با بارهای سنگین استفاده می شود، تا بازدهی 65000 psi در دسترس است.
• فولاد هوازدگی (نوع A588): یک لایه اکسید پایدار را تشکیل می دهد که چرخه های رنگ آمیزی تکراری را حذف می کند، که به طور گسترده برای تیرهای پل فولادی مدولار در معرض در محیط های روستایی و بزرگراهی مشخص شده است.

صرفه جویی در وزن از ترکیب انتخاب درجه در سراسر یک پروژه. در یک قاب انبار 30000 فوت مربعی، تغییر تیرهای اولیه از A36 به درجه 50 معمولاً تناژ کل فولاد را بین 12 تا 18 درصد کاهش می دهد، که هزینه مواد و زمان جرثقیل را کاهش می دهد حتی اگر قیمت هر تن درجه 50 کمی بالاتر باشد.

سیستم های محافظت در برابر خوردگی و پوشش

فولاد سازه ای بدون روکش در یک محیط صنعتی معمولی در فضای باز سالیانه 0.001 تا 0.005 اینچ از ضخامت مقطع را از دست می دهد، به همین دلیل است که انتخاب پوشش به عنوان یک تصمیم طراحی به جای یک فکر بعدی تلقی می شود، به خصوص در تیرهای در معرض دید و تیرهای پل فولادی مدولار که در نزدیکی گذرگاه های آب قرار دارند.

گالوانیزه گرم انتخاب پیش‌فرض برای تیرهای زیر 40 فوتی است که در یک مخزن شیب قرار می‌گیرند، در حالی که سیستم‌های اپوکسی/پلی‌اورتان کاربردی صحرایی تیرهای صفحه‌ای بلندتر و بخش‌های پل فولادی مدولار مونتاژ شده را پوشش می‌دهند که از ابعاد مخزن بیشتر است.

روشهای ساخت، جوشکاری و اتصال

ساخت تیر فلزی در فروشگاه از یک توالی ثابت پیروی می کند و ترتیب آن اهمیت دارد زیرا حفاری یا جوشکاری خارج از ترتیب باعث ایجاد اعوجاج می شود که اصلاح آن پس از این واقعیت هزینه بر است.

1. برش فلنج و صفحات وب به طول با استفاده از پلاسما CNC یا برش با سوخت اکسی، با تحمل برش معمولاً به مثبت یا منفی 1/16 اینچ.
2. اتصال و چسباندن جوش شبکه به فلنج، قبل از شروع جوشکاری کامل، مربع بودن آن را بررسی کنید.
3. جوش کامل، معمولاً جوشکاری قوس زیر آب برای اجرای طولانی و مستقیم روی تیرهای صفحه، که فلز جوش را سریعتر و با عیوب کمتری نسبت به جوشکاری قوس فلزی محافظ دستی رسوب می دهد.
4. سوراخ کردن پیچ و مهره برای صفحات اتصال میدان و زوایای اتصال، که از یک الگوی کارگاهی برای تضمین تناسب میدان قرار گرفته است.
5. راستی‌آزمایی و راست‌کردن کمبر، زیرا تیرهای بلند از قبل خمیده به سمت بالا می‌شوند تا خمیدگی بار مرده را پس از بارگذاری خنثی کنند.
6. آماده سازی سطح و اعمال پوشش قبل از حمل و نقل.

اتصالات میدانی روی قاب‌های ساختمان معمولاً از پیچ‌های با مقاومت بالا (درجه A325 یا A490) به جای جوشکاری میدانی استفاده می‌کنند، زیرا اتصالات پیچ‌دار سریع‌تر نصب می‌شوند، بررسی گشتاور مناسب آسان‌تر است و عملکرد قابل پیش‌بینی هم در قاب‌های ساختمان و هم در اتصالات اتصال پل فولادی مدولار دارند.

مقایسه هزینه: تیرهای فولادی در مقابل بتن و الوار

هزینه مواد در هر تن تنها بخشی از داستان را بیان می کند. هزینه نصب شده به ازای هر فوت مربع از منطقه قاب بندی شده، عددی است که در واقع انتخاب تیر را در اکثر پروژه ها هدایت می کند.

فولاد در پروژه‌هایی با دهانه‌های شفاف طولانی، برنامه‌ریزی‌های فشرده یا نیاز به انعطاف‌پذیری نوسازی بعدی قاطع‌تر است، زیرا برداشتن دیوار باربر یا افزودن یک دهانه با اسکلت‌های فولادی پیچ و مهره‌ای ساده‌تر است و با بتن ریخته‌شده بسیار مخرب‌تر است.

دستورالعمل های نگهداری و بازرسی

یک بازه بازرسی مستند، طول عمر پرتو را به‌خوبی از مفروضات طراحی اولیه خود بیشتر می‌کند، به‌ویژه برای تیرهای در معرض دید و سازه‌های پل فولادی مدولار که در معرض بار ترافیکی و چرخه آب‌وهوا قرار دارند.

موارد اولویت دار در طول هر بازرسی عبارتند از: گشتاور پیچ در اتصالات اتصال، ضخامت لایه پوشش در انتهای تیر که آب در آن جمع می شود، و هرگونه از دست دادن بخش قابل مشاهده در نقاط یاتاقانی که تیر با فونداسیون یا تکیه گاه تماس می گیرد.

سوالات متداول