تیرورق به عنوان یکی از مقاطع فولادی نوین، به طور گسترده در پروژه‌های ساختمانی، به ویژه در ساخت پل، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مقطع تشکیل شده است از اتصال سه ورق فولادی به یکدیگر، که دو ورق نقش (بال‌ها) را بر عهده دارند و ورق سوم در جای (جان) واقع می‌شود.
طراحی این مقطع به شکل حرف I انگلیسی صورت گرفته و از آنجا که دارای کاربرد‌های متنوعی در صنعت ساخت و ساز است، به عنوان جایگزینی مناسب برای تیرآهن در مواقعی که نیاز به تحمل فشار و بار‌های سنگین است، مطرح می‌شود.
کیفیت و کارایی تیر ورق بستگی به کیفیت فولاد مورد استفاده و جوشکاری حرفه‌ای ورق‌ها دارد. این موضوع به گونه‌ای است که تأثیر مستقیمی بر روی قیمت ورق آهن (ورق سیاه) دارد. تولید این مقطع نیازمند دقت و امنیت بالا است تا بتواند به بهترین نحو از عهده بار‌های سنگین برآید.
تیر ورق علاوه بر جان و بال، یک جزء دیگر به نام سخت‌کننده یا استیفنر (Stiffener) را داراست. استفاده از استیفنر به منظور افزایش مقاومت و استحکام تیر در برابر نیرو‌های برشی و لنگر‌های خمشی انجام می‌شود.
در برخی پروژه‌های ساختمانی، اگر فشار‌های خمشی و لنگری به حدی زیاد باشند که نیاز به تیرآهن با ضخامت بالا داشته باشد، تیرورق به عنوان یک راه حل مناسب مطرح می‌شود. این مقطع به عنوان یک جایگزین مناسب به تیرآهن شناخته می‌شود، زیرا این امکان وجود دارد که تا حد زیادی از محدودیت‌های ضخامتی تیرآهن بهره‌مند شود و با طراحی مناسب، مشکلات مربوط به فشار‌های خمشی و لنگری حل گردد.
اجزای تیر ورق با جزییات فنی:
هر تیر ورق، به عنوان یک مقطع فولادی نوین، از سه ورق فولادی تشکیل شده است که به شکلی که یک تیرآهن معمولی را تشکیل می‌دهد، با یکدیگر جوش می‌خورند. این ورق‌ها عبارتند از دو بال (Flange) و یک جان (Web) که به ترتیب وظیفه حمایت و ایجاد اتصال در تیر را بر عهده دارند. همچنین، یک سخت‌کننده نیز در ساخت این تیرورق‌ها به کار می‌رود.
-
بال‌ها و جان:
جان تیر ورق، صفحه عمودی تیرچه است که وظیفه نگه‌داری بال‌ها در فاصله مشخص از یکدیگر را بر عهده دارد. این ویژگی‌ها چون ضخامت و ارتفاع بر اساس نیاز‌های کلی سازه و بار وارد شده به تیرورق تعیین می‌شوند.
بال‌ها یا فلنج‌ها نیز وظیفه تحمل بار‌های خمشی را بر عهده دارند. بال یا فلنج بالایی تحت فشار نیرو‌های خمشی مقاومت ایجاد می‌کند، در حالی که بال یا فلنج پایینی نیرو‌های کششی را تحمل می‌نماید. طراحی مناسب ضخامت و عرض بال‌ها امکان مقاومت بهتر در برابر نیرو‌ها و بار‌های خمشی را فراهم می‌کند.
-
سخت‌کننده:
در هر تیرورق، سخت‌کننده‌ها جهت جلوگیری از خرابی‌های ناشی از کمانش مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، در مواقعی که بار یا فشار به صورت ناگهانی به تیرورق وارد می‌شود، سخت‌کننده مسئولیت تحمل این نیرو را بر عهده دارد و تا زمان پخش شدن نیرو را به طور یکنواخت بر روی سطح تیر توزیع می‌کند.
انواع سخت‌کننده‌ها شامل سخت‌کننده عمودی، سخت‌کننده افقی، سخت‌کننده انتهایی و سخت‌کننده میانی هستند. استفاده از سخت‌کننده در ساخت تیر ورق از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا باعث کاهش تنش برشی، افزایش ظرفیت باربری تیرچه، و افزایش تحمل فشار خمشی می‌شود.
مشخصات فنی تیرورق:
در فرایند طراحی اقتصادی و به منظور دستیابی به خمش مشخص، تیرورق به عنوان یک عنصر مهم در سازه‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تیر‌ها به عنوان یک انتخاب اقتصادی برای اسکلت فلزی ساختمان‌ها و پل‌هایی با دهانه کوچک تا متوسط شناخته می‌شوند. درصورتی که دهانه بیشتر از ۲۰ متر باشد، استفاده از تیر‌های صفحه‌ای معمولاً توصیه نمی‌شود و برای تقویت این تیر‌ها معمولاً از سخت‌کننده‌ها به نام استیفنر استفاده می‌شود. این تیرورق‌ها به طور کلی برای دهانه‌های ساده تا ۴۰ متر مناسب به نظر می‌آیند.
مشخصات اصلی تیرورق:
-
فاصله بال‌ها:
در هدف دستیابی به خمش مشخص، افزایش فاصله بین بال‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. این اقدام به افزایش عملکرد تیر ورق در مقابل بار‌ها و نیرو‌های خمشی کمک می‌کند.
-
مناسب برای دهانه‌های ۲۰ تا ۴۰ متر:
تیر ورق به خوبی در دهانه‌های با ابعاد کوچک تا متوسط (۲۰ تا ۴۰ متر) عملکرد دارد و از نظر اقتصادی ترجیح داده می‌شود.
-
استفاده از سخت‌کننده (استیفنر):
در مواردی که تیرورق برای دهانه‌های بیشتر از ۲۰ متر مورد استفاده قرار می‌گیرد، استفاده از سخت‌کننده با نام استیفنر توصیه می‌شود. این عنصر به تقویت تیر و جلوگیری از کمانش کمک می‌کند.
-
تعیین ضخامت:
مشخصات فنی تیرورق شامل ضخامت جان، بال، میزان سختی و سایر ویژگی‌ها است. این مشخصات بر اساس نیاز‌های طراحی و خصوصیات محیطی و بار‌های مورد نظر تعیین می‌شوند.
به طور کلی، در انتخاب و طراحی تیرورق، تعیین مشخصات مناسب با توجه به نیاز‌های خاص هر پروژه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
کاربرد‌های گسترده تیرورق (Plate Grider):
تیرورق یا Plate Grider، به عنوان یک عنصر سازه‌ای پرکاربرد، در زمینه‌های متعددی به کار می‌رود که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر است:
-
ساخت پل‌های راه آهن و جاده‌ای:
تیرورق در ساخت پل‌های راه آهن و جاده‌ای به عنوان عنصر اصلی سازه برای تحمل بار‌های سنگین و ایجاد پایداری سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
-
صنعت کشتی‌سازی:
در ساخت سازه‌های دریایی و کشتی‌ها، تیرورق به عنوان یکی از اجزای اصلی ساختاری به کار می‌رود و به سازه استحکام و سختی اضافه می‌کند.
-
ساخت سکو‌های نفتی و گازی:
در صنعت نفت و گاز، تیرورق برای ساخت سکو‌های حفاری و سازه‌های دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
-
تست بار:
تیرورق برای اجرای آزمایش‌های تست بار در سازه‌ها و ساختمان‌ها به کار می‌رود تا اثبات عملکرد و استحکام آن‌ها صورت پذیرد.
-
ساخت بالابر:
در ساخت بالابر‌ها و تجهیزات حمل و نقل، تیرورق به عنوان عنصر اساسی جهت تحمل بار‌های سنگین و ایجاد سازه مقاوم استفاده می‌شود.
-
سالن‌های صنعتی با دهانه‌های بزرگ (به عنوان تیر‌های اصلی):
در ساخت سالن‌های صنعتی با دهانه‌های بزرگ، تیرورق به عنوان تیر‌های اصلی برای حمایت از سقف ساختمان استفاده می‌شود.
-
ساخت سوله:
در ساخت ساختمان‌های سوله که نیاز به پاسخگویی به بار‌ها و فشار‌های سنگین دارند، تیرورق به عنوان یک انتخاب معمولی مد نظر قرار می‌گیرد.
-
جرثقیل:
در صنعت جرثقیل‌سازی، تیرورق به عنوان بخش اصلی در ساختار جرثقیل‌ها برای افزایش استحکام و پایداری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در کل، تیرورق به عنوان یک عنصر چندکاره در صنعت ساخت و ساز و صنعت نقل و انتقال مواد با ویژگی‌های مکانیکی بالا و تنوع کاربردی، جایگاه ویژه‌ای دارد.
مراحل تولید تیرورق:
تولید تیرورق، یک فرآیند پیچیده است که از مراحل مختلفی تشکیل شده و از ورق تقویتی، به‌طور معمول از ورق سیاه، ساخته می‌شود. این مقطع فولادی در اسکلت فلزی سازه‌ها که باید بار‌ها و فشار‌های سنگین را تحمل کند، به کار می‌رود. در زیر، مراحل تولید تیرورق با جزییات بیشتر آورده شده است:
-
برش ورق سیاه:
ابتدا ورق سیاه با استفاده از دستگاه CNC به شکل مورد نیاز برش داده می‌شود.
-
جوشکاری زیر پودری:
درز‌های بین ورق‌ها با استفاده از جوشکاری زیر پودری جوش داده می‌شود. این جوش باعث اتصال قوی و مقاوم در برابر نیرو‌های خمشی و برشی می‌شود.
-
جوش درز‌های دیگر:
سایر درز‌ها باید با توجه به نوع طرح و کاربرد نهایی تیرورق به هم جوش بخورند.
-
کنترل کیفیت جوش:
جوش درز‌ها در این مرحله با دقت بازرسی و کنترل می‌شود تا اطمینان حاصل شود که جوش‌ها به درستی انجام شده‌اند.
-
مونتاژ بال و جان:
بال و جان تیرورق مونتاژ می‌شوند و خال‌جوش بر روی شاسی ایجاد می‌شود.
-
جوشکاری کامل بال و جان:
بال و جان در این مرحله به صورت کامل جوشکاری می‌شوند تا تمامی نقاط به‌طور یکنواخت متصل شوند.
-
مونتاژ فلنج تیر:
فلنج تیر یا صفحه ستون در این مرحله مونتاژ می‌شود.
-
تاب‌گیری جان و بال:
جان و بال باید در این مرحله تاب‌گیری شوند تا ایجاد سازه استوار و مقاوم تضمین شود.
-
جوشکاری ثانویه:
در مرحله نهایی، یک جوشکاری ثانویه برای تکمیل جوش مقاطع مختلف انجام می‌شود.
با اتمام این ۹ مرحله، تیرورق آماده استفاده می‌شود و می‌توان آن را در ستون‌های فلزی و سازه‌های سنگین و نیمه سنگین به کار برد. این فرآیند تولید از دقت، کیفیت و استحکام بالایی برخوردار است.
تفاوت تیرورق و تیرآهن از نظر کارایی:
-
تیرورق:
تیرورق یک مقطع فولادی است که از ترکیب چند ورق فولادی به شکل تیرچه تشکیل شده است. وظیفه اصلی تیرورق در یک سازه، انتقال فشار به ستون‌ها و عناصر سازه است. این مقطع به شکل حرف I طراحی شده و در پروژه‌های ساختمانی، به ویژه در ساخت پل‌ها، سد‌ها، و سازه‌های با دهانه بزرگ کاربرد دارد. تیرورق با اتصال چند ورق به یکدیگر و استفاده از سخت‌کننده‌ها برای افزایش استحکام، به عنوان یک واحد سازه‌ای عمل می‌کند.
-
تیرآهن:
تیرآهن، به عنوان یک المان فولادی خطی با قطر کم، در افزایش استحکام و تحمل بار‌های خمشی و کششی استفاده می‌شود. تیرآهن به صورت مستقل در سازه‌ها به کار می‌رود و می‌تواند به عنوان اعضای اصلی یا تقویت‌کننده سازه‌ها عمل کند. این المان با مقطع دایره‌ای یا مستطیلی به سازه افزوده می‌شود تا استحکام و ایمنی آن را افزایش دهد.
تفاوت‌ها:
-
نقش اصلی:
– تیرورق: انتقال فشار به ستون‌ها و ایجاد ارتباط بین عناصر سازه.
– تیرآهن: تقویت و افزایش استحکام در برابر فشار‌های خمشی و کششی. -
طراحی مقطع:
– تیرورق: طراحی به شکل حرف I برای ایجاد استحکام بیشتر در انتقال فشار.
– تیرآهن: معمولاً مقاطع دایره‌ای یا مستطیلی با اهداف خاص. -
استفاده مستقل یا ترکیبی:
– تیرورق: بیشتر به صورت یک واحد سازه‌ای در سازه‌ها استفاده می‌شود.
– تیرآهن: به صورت مستقل یا به عنوان عضوی از یک سازه استفاده می‌شود. -
کاربرد‌ها:
– تیرورق: مناسب برای سازه‌های با دهانه بزرگ مانند پل‌ها و سد‌ها.
– تیرآهن: استفاده گسترده در ساختمان‌ها، پل‌ها، و سازه‌های صنعتی.
با این تفاوت‌ها، هرکدام از این المان‌ها بر اساس نیاز‌های خاص سازه و شرایط محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
عملکرد کلی تیرورق:
تیرورق یک عنصر مهم در سازه‌های عظیم ساختمانی است که به منظور تحمل فشار و بار‌های سنگین در سازه‌های فلزی به کار می‌رود. این عنصر، وظایف مهمی را در ایجاد سازه‌های پایدار و قوی ایفا می‌کند. در زیر، عملکرد کلی تیرورق به تفصیل توضیح داده شده است:
-
تحمل بار‌های سنگین:
تیرورق به عنوان یک عنصر سازه‌ای با قابلیت تحمل بار‌های عظیم و سنگین عمودی به سازه افزوده می‌شود. این بار‌ها ممکن است از ستون‌ها و دیگر عناصر سازه به تیر وارد شده و توسط آن به سایر قسمت‌های سازه منتقل شوند.
-
تأمین استحکام بیشتر:
تیرورق با طراحی حرف I خود، استحکام بیشتری را در مقایسه با سایر عناصر فلزی فراهم می‌کند. این طراحی به تقویت عملکرد تیر در تحمل فشار‌ها و بار‌های ناشی از سازه کمک می‌کند.
-
استفاده در فواصل طولانی:
تیرورق به دلیل طراحی خاص خود و قابلیت تحمل بار‌های طولی و عمودی، در فواصل طولانی از سازه بهره‌مند استفاده می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود تا تیر ورق به‌طور مؤثر در سازه‌های بلند و بزرگ مورد استفاده قرار گیرد.
-
تقویت نقاط حساس:
در سازه‌ها، نقاطی وجود دارند که به تقویت اضافی نیاز دارند. تیرورق به عنوان یک عنصر تقویت‌کننده در این نقاط عمل می‌کند و میزان استحکام و پایداری سازه را افزایش می‌دهد.
به طور کلی، عملکرد تیر ورق در تضمین استحکام، پایداری، و تحمل بار‌های سنگین در سازه‌های فلزی بسیار حیاتی و اساسی است.