وبلاگ

پروفیل یکی از مهمترین مصالح است که استفاده از آن در سازه‌ های فلزی اجتناب‌ ناپذیر می‌ باشد. پروفیل‌ ها بسته به نوع کاربردشان در ابعاد و طول‌ های مختلفی در کارخانه‌ های آهن و فولاد تولید می‌ شوند و قیمت آن به‌ صورت جهانی تغییر می‌ کند. یکی از مهمترین ویژگی‌ های فنی هر پروفیل ظرفیت باربری آن است؛ یعنی باید از قبل مشخص باشد پروفیل مورد استفاده در یک سازه قادر است تا چه اندازه بارهای خارجی و داخلی وارد شده بر سازه را تحمل کند. بر اساس این ظرفیت و میزان بارهای محاسبه‌ شده برای سازه نوع و تعداد پروفیل‌ های مورد نیاز مشخص می‌ شود. نکته‌ ای که کارفرمایان عزیز باید در مورد پروفیل به آن توجه کنند این است که در حال حاضر کارخانه‌ های مختلف ایرانی در حال تولید این محصول هستند؛ بنابراین مانند هر محصول دیگری رقابت در بازار آهن و پروفیل نیز وجود دارد و باید هنگام خرید به مشخصات فنی پروفیل نظیر میزان تحمل بار پروفیل توجه ویژه داشته باشند. برای دریافت جدول وزن پروفیل به همراه فرمول محاسبه وزن آن به لینک مربوطه مراجعه نمائید.

انواع استاندارد پروفیل جهت تحمل بار

پروفیل‌ ها برای اینکه بتوانند بارهای متفاوت را تحمل کنند باید بر اساس یک سری استاندارد مشخص ساخته شوند. در حال حاضر استانداردهای مختلفی در سرتاسر جهان برای تولید انواع پروفیل در نظر گرفته می‌ شود که مهم‌ ترین آن‌ ها عبارتند از:

استاندارد INP

یکی از استانداردهایی که برای میزان تحمل بار پروفیل و ساخت آن مورد استفاده قرار می‌ گیرد استاندارد INP می‌ باشد. پروفیل‌ هایی که طبق این استاندارد ساخته می‌ شوند با تیرآهن‌ هایی که طبق استاندارد IPE تولید می‌ گردند از نظر ظاهری تفاوت دارند. در این پروفیل‌ ها ضخامت بال‌ ها متغیر است. طوری که در ابتدا ضخامت بال‌ ها کم بوده و به‌ تدریج در انتهای پروفیل ضخامت افزایش پیدا می‌ کند. در ایران برخی از این پروفیل‌ ها از کشورهایی مانند آلمان، کره، اسپانیا و لهستان وارد می‌ شود.

نکته‌ ای که باید در مورد پروفیل‌ های وارداتی به آن توجه کنید این است که برخی از کشورها مانند روسیه و چین هر دو نوع استاندارد یعنی پروفیل‌ هایی ساخته‌ شده با استانداردهای IPE و INP را تولید می‌ کنند. موارد فراوانی اتفاق افتاده است که فرد یکی از این پروفیل‌ ها را سفارش داده و زمانی که به دستش رسیده با پروفیل مورد نیاز و مشخص‌ شده در نقشه مغایرت داشته است که این امر باعث صرف هزینه‌ های هنگفت برای حمل‌ و نقل و مرجوع شدن کالا می‌ شود. بنابراین در هنگام خرید این بررسی ساده را از نظر ظاهری انجام دهید تا مشخص شود پروفیل بر اساس کدام استاندارد ساخته‌ شده و کدام نوع میزان تحمل بار پروفیل مورد نیاز پروژه شما را تأمین می‌ کند.

جدول تحمل بار پروفیل

همان‌ طور که قبلاً هم اشاره کردیم پروفیل‌ ها طبق استانداردهای متفاوت و در ابعاد و اندازه‌ های مختلفی از نظر سطح مقطع تولید می‌ شوند. معمولاً طول استاندارد پروفیل‌ های تولید شده 12 متر است که برحسب نیاز باید متراژ مشخص برای یک پروژه تهیه شود. اگر شرکت سازنده پروفیل مورد نظر استانداردهای لازم را برای ساخت پروفیل‌ ها را رعایت کرده باشد می‌ توانید میزان تحمل بار هر پروفیل را از طریق جداول استاندارد مشخص به دست آورید تا بتوانید مناسب‌ ترین آن‌ را انتخاب کنید. دو قسمت لبه و جان بال‌ های پروفیل که ضخامت و طول متفاوتی دارند بیشترین تأثیر را روی میزان تحمل بار پروفیل می‌ گذارند.

در جدول‌ های استاندارد برای هر نوع پروفیل استانداردهایی در نظر گرفته می‌ شود که با توجه به‌ اندازه این پارامترها می‌ توان میزان تحمل بار پروفیل را محاسبه کرد. البته در هنگام محاسبه این ظرفیت باربری باید به مواردی مانند نحوه بارگذاری و شرایط قرار گرفتن پروفیل روی تکیه‌ گاه نیز توجه داشته باشیم. اگر در سازه مورد نظر بر روی یک نقطه از پروفیل بار متمرکزی اعمال می‌ شود در هنگام محاسبه میزان تحمل بار پروفیل باید بیشتر دقت کنید و در صورتی‌ که بارها به‌ صورت گسترده باشند می‌ توان از پروفیل‌ های کوچک‌ تر نیز استفاده کرد.

ر زیر یکی از جداول استاندارد میزان تحمل بار پروفیل را مشاهده می‌کنید:

انواع پروفیل از نظر میزان تحمل بار پروفیل

به‌ طور کلی از مقاطع سازهای پروفیل بیشتر به‌ صورت افقی یا شیبدار در سازه استفاده می‌ کنند تا بتوانند بارهای قائم واردشده بر محور خود را به ستون‌ها و از آنجا به زمین انتقال دهند. زمانی که پروفیل تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی قرار می‌گیرد در لایه‌های متفاوت دچار تنش‌های فشاری و کششی می‌شود که اگر میزان تحمل بار پروفیل کمتر از نیروهای واردشده باشد دچار آسیب یا شکستگی ناگهانی خواهد شد. با توجه به این نکته در تمامی سازه‌های طراحی‌شده توسط مهندسان ازنظر میزان تحمل بار 5 نوع متفاوت پروفیل وجود دارد که در ادامه آن‌ها را توضیح خواهیم دارد.

پروفیل یا تیر اصلی یا شاه‌ تیر

شاه‌ تیر که در لاتین به آن Girder گفته می‌ شود اصلی‌ ترین عضو باربر در سقف می‌ باشد که با نوعی اتصالات به ستون باربر متصل می گردد. این تیرآهن وظیفه دارد بارهای وارده از تیرچه را به ستون منتقل کند تا ستون هم بتواند آن‌ ها را به زمین انتقال دهد. خود شاه‌ تیر در سه شکل زیر تولید و بر اساس نوع پروفیل مورد نیاز در پروژه استفاده می‌ شود:

• پروفیل بال‌ پهن
• پروفیل معمولی با ورق تقویتی روی بال‌ ها و یا جان
• پروفیل معمولی به‌ صورت تکی یا جفت

گاهی نیاز است برای افزایش ظرفیت باربری سازه، این پروفیل‌‌ ها را تقویت کنند. برای تقویت پروفیل‌ ها کافی است پروفیل نورد شده را از طریق روش‌ های جوش یا پیچ با ورق تقویت نماییم. همچنین می‌ توان با برش دادن وسط جان، تیر و اتصال صفحه و ورق تقویتی روی بال پروفیل‌ های تحت استاندارد IPE که نمره بالاتر از 20 دارند را تقویت کرد.

پروفیل یا تیر فرعی یا تیرچه

نام لاتین تیرچه یا تیر فرعی Joist است که از جمله پروفیل‌ های سبک محسوب می‌ شود و وظیفه آن در سازه انتقال بار سقف به تیر اصلی می‌ باشد. در واقع تیرچه‌ ها اعضای افقی و فرعی متصل به شاه‌ تیر هستند. معمولاً این تیرها را از نیمرخ‌ های نورد شده و سبک تحت استانداردهای IPE و INP تهیه می‌ کنند. گاهی نیز تیرچه‌ ها به‌ صورت لانه‌ زنبوری تولید می‌ شوند. اگر سقف سازه به‌ صورت مرکب یا طاق ضربی باشد باید از تیرچه‌ های فرعی با فواصل 1 الی 1.5 متر در حد فاصل شاه‌ تیر ها استفاده کرد.

پروفیل یا تیرآهن نعل درگاهی

پروفیل نعل درگاهی یا Lintel نوعی تیرآهن است که در قسمت بالای بازشوهای سازه مانند درب و پنجره‌ ها قرار می‌ گیرد. هدف استفاده از این نوع تیرآهن‌ ها حفظ ایستایی دیوار آجری می‌ باشد که درب و پنجره‌ ها در آن قرار دارند. حداقل مقدار تکیه تیر نعل درگاهی 20 سانتیمتر است و باید یک بالشتک بتنی در مکان‌ های تکیه‌ گاهی زده شود.

پروفیل یا تیر لبه‌ ای یا کناری

وظیفه اصلی تیر کناری یا Spandrel کلاف بندی ساختمان است. در نتیجه در اطراف ساختمان قرار می‌ گیرد و در کنار تحمل بار سقف باید بتواند بارهای ناشی از دیوارهای پیرامونی را نیز تحمل کند.

پروفیل یا تیرآهن لاپه

پروفیل لاپه که در لاتین Purlin نام دارد تیرهای سبکی هستند که از نیمرخ‌ های I و Z تولید می‌ شوند. وظیفه اصلی این مقاطع حمل بار پوشش‌ های سبک در ساختمان‌ های صنعتی است.

سطح بارگیر پروفیل‌ ها

بارهایی که بر پروفیل‌ های مختلف وارد می‌ شود بر اساس مکان قرارگیری پروفیل و نقشی که باید در سازه ایفا کنند متفاوت خواهد بود؛ مثلاً ممکن است بار به‌ صورت متمرکز، گسترده، یکنواخت، غیریکنواخت ترکیبی و یا خطی بر پروفیل وارد شود. اگر نسبت طول به عرض دال سقف بیشتر از 2 باشد به آن دال یک‌ طرفه می‌ گویند و اگر کمتر باشد به آن دال دوطرفه گفته می‌ شود. بارهایی که به پروفیل‌ ها یا تیرهای اصلی یا شاه‌ تیر وارد می‌ شوند به یک‌ طرفه یا دوطرفه بودن دال‌ ها وابسته هستند.

به این شکل که اگر بار وارد شده بر شاه‌ تیر از طریق دال یک‌ طرفه باشد عرض بارگیر وسط به وسط دو دهانه مجاور خواهد بود؛ اما در صورتی‌ که بار وارد شده بر شاه‌ تیر از طریق دال دوطرفه باشد میزان تحمل بار پروفیل از طریق ترسیم نیم‌ ساز گوشه‌ ها به دست می‌ آید؛ یعنی در این حالت بار وارد شده بر شاه‌ تیر به شکل ذوزنقه یا مثلث خواهد بود. دال‌ های متفاوتی از جمله طاق ضربی، تیرچه‌ بلوک، دال‌ های مرکب و کامپوزیت نیز در سازه‌ ها استفاده می‌ شوند که رفتار همه آن‌ ها مانند دال یک‌ طرفه است؛ اما دال‌ های بتن مسلح دارای رفتاری دوطرفه هستند.

تأثیر تغییر شکل پروفیل بر میزان تحمل بار پروفیل

تغییر شکل یا افتادگی پروفیل زمانی رخ می‌ دهد که به دلیل وارد شدن بارهای مختلف یک حالت شکمی روی تیر ایجاد شود. اگر این پروفیل‌ ها یا تیرآهن‌ ها دارای رفتار ارتجاعی باشند در صورتی‌ که بارهای وارد شده از یک حد مشخصی بیشتر نشود بعد از اینکه بارهای اضافی برداشته شوند پروفیل به حالت اولیه خود بر می‌ گردد؛ اما در صورتی‌ که تیر رفتار ارتجاعی نداشته باشد به‌ محض وارد شدن بارهای اضافی که خارج از تحمل پروفیل است احتمال ترک‌ خوردگی و یا شکست ناگهانی در پروفیل یا تیرآهن و تخریب سازه وجود دارد.

اهمیت استفاده از انواع پروفیل برای تحمل بار سازه

پروفیل تنها از آهن ساخته نمی‌ شود بلکه از آلیاژهای فولادی که دارای درصدهای متفاوت کربن هستند تهیه می‌ شوند. به همین دلیل مقاومت بالایی در برای نیروهای خمشی، بارهای محوری و جانبی دارد. همچنین این قابلیت را دارد که ارتعاش‌ ها را به‌ صورت مناسب جذب نماید؛ به همین دلیل بهترین مصالح برای تحمل بارهای وارد شده برسازه هستند.

جمع‌ بندی

همان‌ طور که ملاحظه کردید تیرآهن یکی از قطعات حیاتی در ساخت هر سازه فلزی است. اگر میزان تحمل بار پروفیل به‌ درستی محاسبه‌ شده و نوع مناسبی را بر اساس طراحی پروژه انتخاب کنید یک سازه پایدار خواهید داشت. در غیر این صورت این امکان وجود دارد که حتی با ناچیزترین بارهای اضافی وارد شده برسازه پروفیل‌ ها نتوانند آن را تحمل کرده و دچار شکستگی و آسیب‌ های جبران‌ ناپذیر برسازه شوند.

نوشته جدول تحمل بار پروفیل اولین بار در مرکزآهن. پدیدار شد.