سه نوع اساسی از سیستم‌های کفپوش بتنی با استفاده از تیرچه وجود دارند که هنگامی که با اصلاحات فراوان همراه می‌شوند، طیف گسترده‌ای از نیازهای کف در ساخت و سازهای مدرن را برآورده می‌کنند. در این سیستم‌ها، قسمت اعظم بار بر روی یک دال با تیرچه باربر است و از مقدار قابل توجهی بتن تشکیل می‌شود که به سختی و استحکام سیستم کمک می‌کند.
به همین دلیل روش‌های زیادی برای کاهش وزن سقف و دال ابداع شده است. یک راه استفاده از بتن سبک است. روش دیگر ایجاد شکاف در قسمتی از صفحه است که در آن وجود بتن واقعا ضروری نیست. این حفره ها می‌توانند از چندین روش ایجاد شوند، اما این مقاله تنها مربوط به سیستم‌های طبقه با استفاده از تیرچه است. امروزه چندین نوع سیستم شکل گیری مختلف برای ساخت کف وجود دارد. یکی از آنها استفاده از تیرچه‌هایی با فاصله‌های متفاوت بنا به کاربرد سازه است.
زمانی که سازهای با استفاده از تیرچه و بتن ساخته می‌شود، می‌توان برای کفپوش طبقات از هر نوع از پوششی استفاده کرد و محدودیتی وجود نخواهد داشت. در سقف‌های تیرچه بتنی گچکاری و یا استفاده از قالب‌های پیش ساخته گچ به راحتی بر روی سقف بتنی اجرا می‌شوند و می‌توان با استفاده از میلگرد و یا مواد دیگر سقف‌های تزئینی به شکل‌های مختلف را به این سقف‌ها متصل کرد. هر نوع از طراحی داخلی در سازه‌هایی که با استفاده از تیرچه و بتن ساخته شده‌اند قابل اجرا بوده و طراح در انتخاب طرح مورد نظر آزادی عمل کافی خواهد داشت.
این سقف‌ها مقاومت بالایی دارند و در برابر زلزله و یا تنش‌های مختلف دوام بالایی خواهند داشت. برای به دست آوردن مقاومت بالا می‌توان از انواع بتن‌های با مقاومت بالا استفاده کرد. در برخی از سازه‌ها می‌توان فاصله میان تیرچه‌ها را کمتر از حد معمول در نظر گرفت که باعث بالا رفتن مقاومت سقف و سازه خواهد شد.
صفحات مخصوصی از نوع فلنج دار برای سقف‌هایی که بعدا نیاز به گچ کاری دارند یا به منظور عایق کاری صوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند توصیه می‌شود، زیرا نمی‌توانند سطح بتنی با کیفیت معماری را برای یک سقف در معرض دید فراهم کنند. عمق تیرچه استاندارد با میخ کردن قالب فلزی به وجوه کناری تیرچه‌ها کنترل می‌شود. نوع دیگر پانل فلزی نوع فلنج دار لغزشی است که از همان فرم فلزی به عنوان فلنج پایین استفاده می‌کند.
تمام اتصالات در این سیستم با برش به عرض دقیق مشابه با صفحه بدون فلنج قابل تنظیم شکل می‌گیرد. این سیستم همچنین برای سقف‌های در معرض دید گزینه مناسبی است زیرا هیچ فلنجی بر روی کف اتصالات بتنی قرار‌نمی گیرد. نوع چهارم فرم‌های فولادی گنبدهای فلزی است که از آنها در ساخت تیرچه‌های دو طرفه، اسلب‌های مسطح و صفحات مسطح استفاده می‌شود.
این گنبدها معمولا با فلنج‌هایی با عرض 3 اینچ ساخته می‌شوند که در کنار یکدیگر قرار گرفته و قسمت‌های پایین تیرچه‌ها دارای عرض 6 اینچ هستند. این امر نقص موجود در بتن تمام شده ناشی از همپوشانی و یا شکاف بین صفحات را برطرف می‌کند که معمولا در فرم‌های مفصلی صفحات فلزی رخ می‌دهد.
اغلب از تیرچه‌های مستقل برای ساخت کف و سقف استفاده می‌شود، تیرچه‌های سقفی که در زیر تیرچه‌های کف قرار می‌گیرند. هدف استفاده از دو مجموعه تیرچه جلوگیری از عبور صوت است و گاهی اوقات در مواردی مانند سالن‌های ورزشی از انتقال لرزش از کف به سقف جلوگیری می‌کند.
در حالی که بدون شک این روش یکی از بی نقص‌ترین طرح‌ها برای دستیابی به این اهداف است، اما نمی‌توان از این روش در تمامی ساختمان‌ها استفاده کرد. انجام دو ردیف تیرچه باعث بالا رفتن هزینه‌ها شده و در بسیاری از موارد این کار ضروری نخواهد بود. اما در جاهایی که در هر طبقه فعالیت متفاوتی انجام می‌شود این کار توجیه خواهد داشت.
این نوع طرح در ساختمان‌های عمومی مورد استفاده قرار می‌گیرد یکی از جاهایی که می‌توان از این طرح استفاده کرد در محیط‌های آموزشی است. در این محیط‌ها به خاطر تردد بالا در هر طبقه، لرزش و صدا با استفاده از این نوع از طرح به طبقه پایین منتقل نمی‌شود. همچنین در ساخت طبقات مدرسه، در بعضی از بخش‌های کشور از تیرچه‌هایی استفاده می‌شود که دارای مقاومت بالاتری هستند. این تیرچه‌ها با فواصل کمتری اجرا می‌شوند. این فاصله کم مقاومت کلی سقف را افزایش خواهند داد و لرزش در این سازه‌ها به کمترین حد خود خواهد رسید و برای این نوع فضاها مناسب خواهند بود.
تیرچه فلزی با استفاده از بال‌های تحتانی و فوقانی و میلگردهایی که این دو تسمه را به هم متصل می‌کنند، ساخته می‌شود. میلگرد در بین این دو تسمه خم شده و به هر کدام از آنها جوش داده می‌شود. می‌توان در فاصله بین این تیرچه‌ها از سفال، بلوک بتنی استفاده کرد و یا در بین آنها با استفاده از طاق ضربی سقف را پوشش داد. اندازه و نوع مواد به کار رفته در این نوع از تیرچه بر پایه استاندارد انتخاب می‌شود و محصول نهایی می‌تواند آزمایش‌های استاندارد را با موفقیت به پایان برساند.
تیرچه فلزی در زمان اجرا نیازی به شمع و یا پایه ندارد و این نوع از تیرچه با مقاومت بالایی که دارد، قادر خواهد بود تمامی بارها را تحمل کند. این نوع از تیرچه برای جاهایی که شمع‌بندی و نصب پایه مشکل بوده و یا هزینه زیادی را برای سازنده در پی دارد، بهترین گزینه خواهد بود. تیرچه فولادی به راحتی با هر سازهای سازگار است و می‌توان از آن در ساختمان‌های مختلف استفاده کرد.
زمانی که این تیرچه‌ها در جای خود قرار گرفتند و بین آنها با بلوک سیمانی و یا سفال پوشش داده شد، مانند دیگر سقف‌ها می‌توان بر روی سقف، عملیات بتن ریزی را انجام داد. بتن ریزی این نوع از سقف‌ها تفاوتی با دیگر سقف‌های معمول ندارد و نیاز به عملیات پیچیده‌ای نخواهد بود. این نوع از تیرچه به راحتی می‌تواند بارهای مختلفی را که در زمان اجرا به آن وارد می‌شود را تحمل کند. این نوع از تیرچه بارهای مختلف را به وسیله بال‌های فوقانی و تحتانی و میلگردهای میانی تحمل می‌کندو به خاطر استحکام بالا در زمان عملیات ساختمانی نیازی به هیچگونه پایه و یا نگهدارنده‌ای ندارد.
این بال که از تسمه‌های فولادی ساخته می‌شود باید بتواند بارهای مختلفی که در طول مراحل ساخت سقف بر آن وارد می‌شود را تحمل کند و یک عضو کششی در تیرچه فلزی خواهد بود. قبل از مهار کردن تیرچه، این بال باید بتواند در برابر نیروی وارد شده در اثر نوسانات و وزن تیرچه به خوبی مقاومت کند. این عضو کششی باید بتواند تمامی بارهای موجود را بدون هیچگونه تغییر شکلی تحمل کند و بعد از ساخت بتواند در برابر نیروهای مختلف مقاومت کند.
این میلگردها در بین دو بال فوقانی و تحتانی قرار دارند و به آنها جوش داده می‌شوند. میلگردهای میانی به عنوان خرپا عمل می‌کنند و ایستایی لازم را در برابر بارهای مختلف به تیرچه می‌دهد. بال تحتانی به خاطر وجود این میلگردهای خرپا در برابر نیروهای وارده دوام می‌آورد و این میلگردها قسمتی از نیرو وارده را تحمل می‌کنند. برای به دست آوردن بیشترین مقاومت، باید زاویه جوش این میلگرده به بال‌های فوقانی و تحتانی به درستی محاسبه شود. در صورتی که این میلگردها با زاویه کمتری به بال‌ها متصل شود، مقاومت کلی تیرچه پایین خواهد آمد و امکان دارد در اثر بارهای وارده، تیرچه تغییر شکل دهد.
برای آشنایی بیشتر با انواع میلگردها و سایر عوامل پشتیبان به مقاله مرتبط مراجعه نمایید.
بال فوقانی را می‌توان با ناودانی، نبشی و یا با استفاده از تسمه‌های فولادی ساخت. این بال در بالای تیرچه قرار داده می‌شود و بعد از اجرا و بتن ریزی، در داخل بتن قرار می‌گیرد. این بال علاوه بر تحمل وزن تیرچه، وزن بار ایجاد شده در مرحله بتن ریزی را هم تحمل خواهد کرد.
اجرای سقف با استفاده از این نوع تیرچه در پایان کار هزینه‌های کمتری را در پی خواهد داشت. تیرچه فلزی در مقایسه با انواع دیگر تیرچه‌ها قیمت بالاتری دارد، اما به خاطر این که برای اجرای سقف نیاز به تعداد کمتری تیرچه است، در هزینه‌های کلی صرفه‌جویی خواهد شد. سقف‌هایی که از این نوع تیرچه استفاده می‌کنند نیاز به بتن ریزی کمتری خواهند داشت.
برچسب موجود بر روی تیرچه‌ها اطلاعات مربوط به تولید کننده و ابعاد تیرچه را نشان می‌دهد. اگر اندازه اعضاء در سایت اندازه‌گیری می‌شود، باید از یک میکرومتر استفاده شود، زیرا تفاوت ضخامت مصالح ارائه شده توسط تولید کنندگان دارای ابعاد در حد یک هزارم اینچ است.
بازتوزیع بار یک روش توزیع بار متمرکز بین چند تیرچه در یک سیستم تیرچه یا سقف است. بازتوزیع بار یک گزینه در دسترس است به شرطی که یک عضو را بتوانید در زیر یا درون تیرچه قرار دهید. اگر عضو وارد شده دارای سختی مناسب باشد، بار متمرکز را می‌توانید بر روی چند تیرچه صنعتی توزیع کنید.
اضافه کردن تیرچه‌های جدید یا تیرهای با بال گسترده برای حمایت از بار اضافی قبل از استفاده از راهکارهای تقویتی گران را در نظر داشته باشید. از نگرانی عمده به هنگام اضافه کردن تیرها یا تیرچه‌ها، موانع موجود است. اضافه کردن اعضا ممکن است امکان پذیر نباشد، زیرا لوله کشی‌ها، سیم کشی‌های برقی و یا موانع دیگر ممکن است در مسیر بوده و حذف یا جایگزینی آنها می‌توانند هزینه‌هایی به مراتب بیشتر از اضافه کردن تقویت کننده‌ها داشته باشد.
اگر مایل به اضافه کردن تیرچه هستید، باید به محورهای زاویه دار توجه داشته باشید. برای قرار دادن تیرچه یا تیر در محل خود، "no camber" باید برای تیرچه‌های اضافه شده در نظر گرفته شود. در شرایطی که بخواهید از تیرچه‌های سری K استفاده کنید، عمق پایه‌ها باید به 2 اینچ محدود شود و سپس به منظور تسهیل فرآیند نصب باید در محل نصب شود. یک راهکار پیشنهادی برای تکمیل تیرچه این است که سازنده یک اسپلایس مرکزی تولید کند، به طوری که دو قطعه جداگانه را بتوانید در محل نصب کرده و سپس به آن پیچ کنید.
نوع تقویت کننده و جزئیات مورد استفاده، وابسته به هندسه تیرچه‌ای است که قصد تقویت آن را دارید. موارد زیر تأثیر عمده‌ای بر راهکارهای ارائه شده برای تقویت اعضای قطری و جان دارد:
همچنین در نظر بگیرید که می‌توانید اعضای قطری و اعضای جان را تنها در یک طرف تقویت کنید. این ممکن است زمانی لازم باشد که تیرچه‌ها در مجاورت دیوارها یا موانع دیگر قرار می‌گیرند. در چنین مواردی باید توجه ویژه‌ای به خروج از مرکزیت اعضاء معطوف شود.
دو رویکرد طراحی در رابطه با تیرچه‌های تقویت کننده وجود دارد.
اگرچه رویکرد اول محافظه کارانه است، از توزیع بار در میان عضو تقویت کننده و عضو موجود صرفنظر می‌کند. این رویکرد به طور کلی برای تقویت اعضای قطری استفاده نمی‌شود. با استفاده از هر دو روش، باید این واقعیت را در نظر بگیرید که هزینه مصالح مورد استفاده برای تقویت در مقایسه با هزینه نیروی کار ناچیز است. همچنین با استفاده از هر دو رویکرد طراحی، روش ایمن‌تر این است که تیرچه‌ها را در لبه‌ها تقویت کنید. جوشکاری می‌تواند به اندازه کافی حرارت ایجاد کند تا به طور موقت باعث از دست رفتن مقاومت در فولاد شود.
این امر به ویژه در صورتی اتفاق می‌افتد که جوشکاری به طور مورب نسبت به محور عضو انجام شود. با از دست دادن مقاومت عضو می‌تواند سقوط کرده و یا فرو بپاشد، بنابراین تقویت عضو می‌تواند به راحتی جلوی وقوع یک فاجعه را بگیرد.
بهتر است که اعضاء را بدون در نظر گرفتن بارهای مرده و زنده تقویت کنید. این را می‌توان با محاسبه مقدار بار زنده موجود در تیرچه‌ها و سپس بلند کردن آن به حالت عادی اندازه گیری کرد. طراح همچنین باید توجه ویژه‌ای به خروج از مرکزیت به وجود آمده توسط تقویت کننده‌ها داشته باشد و همچنین تاثیر هرگونه تاخیر برشی در طراحی را در نظر داشته باشد.
اگر رویکرد اول در نظر گرفته شود، نیازی به رعایت ملاحظات خاصی وجود ندارد. به سادگی اعضای تقویت کننده را برای حمل بار کلی می‌توانید، طراحی کنید.
در رویکرد دوم فرض شده است که نیروهای اعمال شده بین اعضای موجود و اعضای تقویت کننده به طور مستقیم نسبت به سطح بارگیر نسبی آنها توزیع می‌شوند. هر گونه پیش بارگذاری در اعضای موجود باید در نظر گرفته شود. اگر تیرچه‌ها برای باربرداری نیروهای موجود به بالا جک می‌شوند، پیش بارگذاری آنها صفر خواهد بود، در غیر این صورت پیش بارگذاری را می‌توانید بر اساس بار موجود در زمان تقویت اعضاء محاسبه کنید.
مصالح مختلفی در فونداسیون‌های شمعی مورد استفاده قرار می‌گیرند که عبارتند از سیمان، فولاد، چوب و پلاستیک. این اعضاء المان‌هایی لاغر و باریک هستند که بر روی زمین نصب شده، تا بارهای سازهای را به بستر سنگی که در اعماق قابل توجهی در زیر پایه سازه قرار دارند منتقل کنند. در این مقاله به طور مختصر به مصالحی مانند بتن، فولاد و تیرچه صنعتی و دیگر مواد مورد استفاده در ساخت فونداسیون‌های شمعی، مزایا و معایب آنها می‌پردازیم.
مصالحی که به طور عمده برای ساخت فونداسیون‌های شمعی مورد استفاده قرار می‌گیرند به شرح زیر هستند:
شمع‌های بتنی به دو دسته پیش ساخته و شمع‌های بتنی ریخته شده در محل تقسیم می‌شوند: الف. بتن پیش ساخته
شمع‌های بتنی پیش ساخته با بتن کنترل شده با کیفیت بالا ساخته و تقویت می‌شوند. آنها در اشکال مختلف مانند مربع، مثلث، دایره یا هشت ضلعی موجود هستند. ارتفاع استاندارد آنها 1 متر است به طوری که به راحتی بتوان آنها را به هم متصل کرد و طول آنها نیز با توجه به ظرفیت بار طراحی محاسبه می‌شود. برای تقویت شمع‌ها در برابر فشارهای ناشی از تنش و بار زنده، باید از مسلح کننده‌ها در ساخت شمع استفاده کرد.
ب. بتن ریخته شده در محل
شمع‌های بتنی ریخته شده در محل به دلیل تنوع بسیار زیادی که دارند گزینه رایج برای استفاده در ساخت فونداسیون‌های شمعی هستند و بیشترین استفاده را در ساخت فونداسیون‌ها دارند. شمع‌های بتنی نصب شده و حفاری شده دو نوع رایج از فونداسیون‌های شمعی بتنی ریخته شده در محل هستند. شمع‌های بتنی ریخته شده در محل به موارد زیر تقسیم بندی می‌شوند:
چنانچه تا به این جا این مقاله توانسته راهنمایی‌های مناسبی را برای شما داشته باشد، می‌توانید مقاله دیگر ما را نیز که در مورد انواع میلگردها و سایر عوامل پشتیبان می‌باشد را دنبال کنید.
شمع‌های فولادی از فولاد با کیفیت بالا ساخته شده و سطح مقطع آنها به شکل H، X یا لوله‌های ضخیم است. آنها برای استفاده در بارگذاری‌های طولانی در دهانه‌های طولانی مناسب هستند. سطح مقطع نسبتا کوچک آنها همراه با استحکام بالا باعث شده است که نفوذ آنها در خاک محکم آسان‌تر شود.
آنها را می‌توان به راحتی با جوش به یکدیگر متصل کرده یا از هم جدا کرد. اگر شمع به داخل خاک با مقدار pH پایین هدایت شود، خطر خوردگی در آنها وجود دارد. اگرچه برای جلوگیری از خوردگی می‌توان از پوشش زغال سنگ یا محافظت کاتدی در کارهای دائمی استفاده کرد.
شمع‌های چوبی اغلب در گذشته مورد استفاده قرار می‌گرفتند. امروزه به دلیل کمبود منابع چوبی، استفاده از این مصالح در پایه شمع‌ها به طرز چشمگیری کاهش یافته است. چوب ماده‌ای مناسب برای دهانه‌های طولانی و زیر خاکریزها است. چوب باید در وضعیت مطلوبی قرار داشته باشد و نباید مورد حمله حشرات قرار گیرد.
برای شمع‌های چوبی با طول کمتر از 14 متر، قطر نوک باید بیشتر از 150 میلی متر باشد. اگر طول از 18 متر بیشتر باشد نوک با قطر 125 میلی متر قابل قبول است. ضروری است که چوب در جهت صحیح رانده شود و نباید وارد زمین‌های محکم و فشرده شود، زیرا این کار به راحتی می‌تواند به شمع آسیب برساند.
نگه داشتن چوب در بالای سطح آب زیرزمینی، از چوب در برابر پوسیدگی و قرار گرفتن در معرض خطر محافظت می‌کند. برای محافظت و تقویت نوک شمع، نوک شمع‌های چوبی را باید محافظت کرد.
شمع‌های پلاستیکی از انواع مختلفی از مواد کامپوزیت ساخته می‌شوند که شامل کامپوزیت‌های پلیمری، PVC و مواد بازیافتی است. این شمع‌ها در برنامه‌های خاص مانند محیط‌های دریایی و در مناطق خاکی در معرض تغییرات فصلی مورد استفاده قرار می‌گیرند.