به دلیل به حداقل رساندن مقاطع سازه ای و به جهت تامین مقاصد اقتصادی، تیر های فولادی حفره دار برای عملکرد گوناگون با عرشه سقف ها طراحی شده است که با عنوان USFBشناخته می شوند. این سقف ها نوع جدیدی از تیر های سقف مختلط می باشند. این مقطع فولادی به وسیله ی جوشکاری دو تیر “T” شکل حفره دار نامتقارن به هم در راستای جان که بال پایینی بزرگ تر از بال بالایی می باشد به وجود خواهد آمد. قسمت های سقف بر روی بال پایینی (USFB) قرار گرفته تا که یک سیستم سقف سازه ای با ارتفاع بسیارکم را به وجود آورند.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
با نسل جدید آشنا شوید:
با پیشرفت روز افزون مهندسی سازه، دهانه های با طول زیاد، رواج بیشتری یافته است. درنتیجه سازه های تشکیل شده از قاب های فولادی در مقایسه با سازه هایی با قاب های بتنی رقابتی تر شده است. به دلیل به حداقل رساندن مقاطع سازه ای و به جهت تامین مقاصد اقتصادی، تیر های فولادی حفره دار برای عملکرد مختلط با عرشه این سقف ها طراحی شدند. USFB ها مدل جدیدی از تیر های سقف مختلط می باشند. این مقطع فولادی توسط جوشکاری دو تیر “T” شکل حفره دار نامتقارن به هم در راستای جان که بال پایینی بزرگ تر از بال بالایی است، به وجود خواهد آمد. هر یک از سیستم های عرشه فولادی و یا واحد های پیش ساخته بر روی بال پایینی (USFB) قرار گرفته که در این حالت یک سیستم سقف با ارتفاع بسیار کم ایجاد خواهد شد.
اول، تیر های سلولی:
از سال 1987 که تیر های سلولی وارد بازار شدند ثابت کردند که از چشمگیر ترین پیشرفت ها در صنعت ساختمان بودند و در بیش از 6000 پروژه اجرایی در بیست کشور مورد استفاده قرار می گیرند. این تیر ها می توانند کاربرد های مختلفی داشته باشند. استفاده اصلی آن ها به عنوان تیر های فرعی به جهت حصول دهانه هایی با طول زیاد و یکپارچگی سرویس ها و تاسیسات می باشد. فراتر از کاربرد آن ها در قاب های پرتال، قاب پرتال قاب دو بعدی صلبی است که دارای اتصالات صلب میان تیر و ستون می باشد، از آن ها به عنوان تیر های بام استفاده خواهد شد و بهترین راه حل برای بام های منحنی شکل می باشند. از مهم ترین مزیت آن ها وزن کم و هزینه ی ساخت کم خواهد بود. تیر های سلولی یک روش بسیار اقتصادی به جهت تولید مقاطع مخروطی بوده که به صورت عمده ای در استادیوم های ورزشی استفاده خواهد شد. از آن ها می توان برای مقاطع ستونک ها و پست باد ها بهره گرفت.
دوم، تیر های سقف فوق کوتاهUltra Shallow Floor Beams:
- USFB ها نوع جدیدی از تیر ها بوده که به صورت عمده ای استفاده از فولاد را در سقف های مسطح بالا می برد. (flat slab)
- USFB ها دارای ارتفاع کم بوده که این مسئله آن ها را گزینه ی مناسبی به جهت استفاده در ساختمان های آموزشی، مسکونی و درمانی می کند.
USFBچیست؟
USFB مخفف عبارت [Ultra Shallow Floor Beam] می باشد که به معنای تیر سقفی فوق کوتاه است.USFB ها به نحوی طراحی شده اند که ارتفاع سقف مورد نظر کارفرمایان را تامین کرده و ارتفاع مقطع آن ها در بازه هایی به اندازه 1(mm) بالا می رود. در کشور انگلستان، USFB هایی به ارتفاع 16(cm) به اجرا در آمده است. USFB ها با جوش دادن دو مقطع Tشکل نامتقارن به هم در راستای جان تشکیل شده اند. عرشه بر روی بال پایینی عریض تر جای می گیرد و سازه ای با ارتفاع بسیار کم را به وجود خواهد آورد. USFB ها سلول های متعددی در جان داشته که اجازه عبور میلگرد های مسلح کننده همبند را خواهند داد.
بیشتر بخوانید:
بازشو های موجود در جان به عنوان محل عبور سرویس ها و تاسیسات مورد نیاز می توانند مورد استفاده قرار بگیرند. همه ی سیستم های سقف استاندارد می تواند با USFB ترکیب شود تا برای یک دهانه مشخص کم ترین ارتفاع را به وجود آورد. بهینه ترین حالت زمانی حاصل می گردد که سیستم USFB با سامانه های سقف پیش ساخته و یا عرشه فولادی ترکیب گردد.
ارتفاع سقف ها:
نکته ی حائز اهمیت آن است که USFB استانداردی وجود ندارد. از جمله مزایای مهم استفاده از این سقف، آن است که می توان ابتدا ارتفاع دقیق سقف را مشخص نمود و سپس از نرم افزار طراحی USFB استفاده نموده تا بهینه ترین آن را برای ارتفاع سقف مورد نظر طراحی کرد. این احتمال وجود دارد که کارفرما در سطوح مختلف سازه ضخامت های سقف متفاوتی را نیاز داشته باشد. سیستم USFB به راحتی خود را با این نیازمندی تطبیق داده و می تواند با افزایش 1 میلیمتری ارتفاع هر مقطع نسبت به مقطع قبلی طراحی و تولید خواهد شد.
درجه نامتقارنی:
اندازه نامتقارنی نیز همانند ارتفاع مقطع، استانداردی وجود ندارد. در صنعت ساختمان سازی متداول شده که اندازه این نامتقارنی در بال پایین از بر تصویر بال بالا، به جهت سقف های عرشه فولادی به مقدار 50(mm) و برای سیستم های پیش ساخته به مقدار (mm) 70 ایجاد گردند. نرم افزار طراحی این سقف هر اندازه ی مشخص از نامتقارنی را به عنوان داده از مهندس محاسب می گیرد.
دامنه ی اندازه دهانه:
دامنه اندازه ی دهانه USFB بیشتر از سیستم های قدیمی مشابه با خود هستند آن ها کاملا به صوررت سفارشی تولید می گردند.
نسبت طول دهانه به ضخامت:
USFB ها با توجه به مشخصات مورد نیاز مهندس محاسب و کارفرما تهیه خواهد شد. درنتیجه نرخ طول دهانه به ضخامت، به صورت ثابت و یا حتی به صورت متداولی وجود نخواهد داشت. زمانی که مهندس محاسب بارگذاری، ارتفاع مشخص و یا بیشینه ارتفاع مورد نیاز را وارد نموده، نرم افزار طراحی USFB بهینه ترین تیر را بدون نیاز به پارامتر های گفته شده، به عنوان خروجی گزارش می نماید.
خیز و پیش خیز:
همانند تیر های سلولی سنتی، پیش خیز درUSFB می تواند بدون هزینه اضافی به وجود آید. مولفه های T شکل “USFB” می توانند به آسانی پیش از جوش شدن به یکدیگر به «پیش خیز» با اندازه مورد نیاز تنظیم گردند.
عبور تاسیسات از بین USFB ها:
با وجود آن که سلول ها یا حفره ها، در اصل برای عبور میلگرد های همبند کننده سقف می باشند، یک کاربرد طبیعی آن ها عبور سرویس های کوچک و لوله های تاسیساتی در ارتفاع تیر فولادی خواهد بود. این مسئله نیز سبب کم شدن ارتفاع سقف می گردد. باز شو های جان تیر خواهند توانست به صورت دایروی و یا به صورت لوبیایی بوده که به صورت چشمگیری اندازه لوله های تاسیسات عبوری را بالا می برد. لوبیایی شدن باید به گونه ای باشد که نیاز به چیدمان بی قاعده ای از میلگرد ها را پوشش دهد.
بیشتر بخوانید:
محافظت در برابر حریق و خوردگی:
محافظت در برابر آتش سوزی به جهت رسیدن به حد مقاومتی مورد نیاز، باید در بال پایین فراهم گردد. به صورت تجربی متداول است که برای شرایط عادی مقاطعی که قرار است با بتن پوشیده گردند، به دلیل افزایش پیوند میان فولاد و بتن، رنگ آمیزی نشوند، به جز قسمت زیرین و لبه های بال پایین که اکسپوز باقی می مانند. مقاطعی که با بتن پوشیده نمی شوند و لبه ها، باید مطابق با شرایط محیطی مربوط به پروژه باشند.
براساس ارتفاع حداقل یا ارتفاع مشخص سازه ای، کاربر خواهد توانست با انتخاب گزینه خودکار طراحی، این سیستم ها را به جهت دستیابی به وزن حداقل انجام دهد. تحلیل هایی به جهت انتخاب نوع سقف شامل عرشه های فولادی، بتن در جا و یا واحد پیش ساخته باید صورت گیرد.