تیرچه های پیش ساخته خرپایی

مقدمه
فن تیرچه و بلوک ، تلفیق دو روش پیش ساختگی و بتن ریزی در محل است که در آن
، قالب تحتانی به کلی حذف می شود. در این روش ، فولادهای کششی و برشی (
عرضی ) و پوشش بتنی فولادهای اصلی ، بصورت تیرچههای پیش ساخته در کارخانه
تولید می شوند. در کارگاه ، پس از قرار دادن تیرچه ها به فاصله های معین و
شمعبندی زیر تیرچه ها ، بلوکها را بین دو تیرچه مجاور قرار داده و سپس
آرماتورهای حرارتی را نصب و بتن ریزی می نمایند ؛ به طوری که حداقل ضخامت
بتن در روی بلوک ، پنج سانتیمتر باشد. پیش از حصول مقاومت بتن پوششی ، وزن
بلوک ها و بتن توسط تکیه گاههای موقت تحمل می شود و پس از حصول مقاومت بتن
پوششی ، تیرهای T شکل چسبیده و مجاور هم لنگر خمشی حاصل از بارهای قائم سقف
را تحمل ، و به تیرهای اصلی منتقل می کنند.اجزای اصلی تشکیل دهنده سقف
تیرچه و بلوکسقف اجرا شده با تیرچه و بلوک از انواع سقف های با پشت بند (
تیرک دار ) بتنی است که تحمل فشار به بتن بالایی با ضخامت حداقل پنج
سانتیمتر واگذار می گردد و کشش توسط میلگردهای کششی تیرچه ( میلگردهای
تحتانی تیرچه ) تحمل می شود. بتن بالایی همچنین ، همانند یک دال نازک با
دهانه ای برابر فاصله دو تیرچه ، خمش موضعی را در محل بین دو تیرچه تحمل می
کند. در این نوع سقف ، تیرچه ها به فاصله حداکثر ۷۰ سانتیمتر ( محور تا
محور ) کنار هم و در امتداد دهانه کوتاهتر سقف قرار می گیرند و با بتن
پوششی که در محل ریخته می شود و ضخامت آن حداقل پنج سانتیمتر است ، تیرهای T
شکل چسبیده و مجاور هم را تشکیل می دهند. برای پرکردن فاصله تیرچه ها ، از
عناصر گوناگون ، مانند آجرهای توخالی ، بلوکهای بتنی و حتی پلاستیک و
چیزهای دیگر استفاده می شود. این عناصر پرکننده در سقف تحمل نیرو نمی
کنند.بنابراین ، سقف تیرچه و بلوک از اجزای اصلی ، به شرح زیر تشکیل می شود
:
۱- تیرچه۲- بلوک۳- میلگرد حرارتی و افت و میلگرد منفی۴- بتن پوششی ( درجا
)که نقش هریک از این اجزا در مراحل دو گانه باربری ، یعنی مرحله حمل و نقل
تیرچه و اجرای سقف و مرحله بهره برداری را ، به ترتیب زیر می آوریم :۱-
تیرچه : عضو پیش ساخته ای است ، متشکل از بتن و فولاد به مقطع تقریبی T ،
که در دو نوع تیرچه خرپایی و تیرچه پیش تنیده ، تولید می شود و مانند همه
قطعه های پیش ساخته در دو مرحله تحت اثر نیرو قرار می گیرد. این دو مرحله
به علت اهمیت آنها باید به دقت مورد ملاحظه قرار گیرند :الف) مرحله اول
باربری : در این مرحله باید تیرچه به تنهایی قادر به تحمل بار ناشی از وزن
خود در هنگام حمل و نقل بوده و همچنین قادر به تحمل وزن مرده سقف ( وزن
تیرچه ، بلوک و بتن پوششی ) بین تکیه گاههای موقت ( شمعبندیها ) در زمان
اجرای سقف باشد.ب) مرحله دوم باربری : این ملرحله در تیرچه پس از حصول
مقاومت بتن پوششی فرا می رسد که تکیه گاههای موقت اجرایی برداشته شده و
تیرچه به عنوان عضو کششی مقطع تیرT تحمل نیرو می نماید.۱-۱ تیرچه پیش ساخته
خرپایی : تیرچه پیش ساخته خرپایی فولادی و پاشنه بتنی تشکیل شده است و در
صورتی که دارای قالب سفالی باشد ، تیرچه کفشک دار نامیده می شود.تیرچه پیش
ساخته خرپایی برای تحمل مراحل دوگانه باربری ، از اجزای زیر تشکیل می شود
:- عضو کششی – میلگردهای عرضی – میلگردهای بالاییعضو کششی : در
مرحله اول باربری تیرچه ، فولاد زیرین خرپا به عنوان عضو کششی خرپای تیرچه
باید قادر به تحمل نیروی کششی ( حاصل از لنگر خمشی ) ناشی از وزن خود تیرچه
در زمان حمل ونقل باشد و همچنین قادر به تحمل نیروی کششی ( حاصل از لنگر
خمشی ) ناشی از وزن مرده سقف در فاصله محور تا محور تیرچه ها و بین دو تکیه
گاه موقت ( شمعبندی ) باشد.در مرحله دوم باربری تیرچه ، فولاد زیرین خرپا
به عنوان عضو کششی تیر T عمل می کند.حداقل تعداد میلگرد کششی دو عدد بوده و
سطح مقطع میلگردهای کششی از طریق محاسبه تعیین می شود. توصیه می شود قطر
میلگردهای کششی از ۸ میلیمتر کمتر و از ۱۶ میلیمتر بیشتر نباشد. برای صرفه
جویی در مصرف فولاد و پیوستگی بهتر آن با بتن ، معمولا” از میلگرد آجدار ،
به عنوان عضو کششی استفاده می شود.میلگردهای عرضی : در مرحله اول باربری ،
میلگردهای عرضی همانند عضو مورب خرپا عمل می کنند و به کمک اعضای کششی و
بالایی ، ایستایی لازم را جهت تحمل وزن خود تیرچه ( در هنگام حمل و نقل ) و
وزن مرده سقف بین تکیه گاههای موقت ( در هنگام اجرا ) تامین می نمایند. در
مرحله دوم باربری تیرچه ، میلگردهای عرضی ، پیوستگی لازم بین میلگرد کششی
خرپا و بتن پوششی ( بتن درجا ) را تامین می کنند. همچنین مقابله با نیروی
برشی تیر T به وسیله میلگردهای عرضی انجام می گیرد. در بعضی از انواع تیرچه
های پیش ساخته ، در خرپا به جای میلگرد از ورق خم کاری شده به جای عضو
کششی – میلگردهای عرضی – میلگردهای بالایی استفاده می شود.این میلگردها جهت
منظورهای زیر در تیرچه مصرف می شوند : الف) تامین اینرسی لازم جهت مقاومت
تیرچه در هنگام حمل و نقل ب) تامین مقاومت لازم جهت تحمل بار بلوک و بتن
پوششی در بین تکیه گاههای موقت ، پیش از به مقاومت رسیدن بتن ج) تامین
پیوستگی لازم بین تیرچه و بتن پوششی د) تامین مقاومت برشی مورد نیاز
تیرچهمیلگرد بالایی :در مرحله اول باربری ، فولاد تعبیه شده در قسمت بالای
تیرچه ، به عنوان میلگرد بالایی خرپا عمل می نماید و به کمک دیگر اعضای
خرپا ، وزن تیرچه را هنگام حمل و نقل و همچنین وزن مرده سقف را در فاصله دو
تکیه گاه موقت ( هنگام قالب بندی و بتن ریزی پیش از به مقاومت رسیدن بتن
پوششی ) تحمل می کند.در مرحله دوم باربری تیرچه اگر میلگرد بالایی در ضخامت
بتن پوششی و بالاتر از سطح بلوکها قرار گیرد ، در نقش فولاد افت حرارتی
مقطع مرکب سقف عمل میکند( در مقطع تیر T )، و در صورتی که پایین تر از سطح
بلوکها قرار گیرد ، نقشی نخواهد داشت .بتن پاشنه تیرچه پیش ساخته : برای
تامین تکیه گاه بلوکها و نیز برای پرهیز از قالب بندی قسمت زیرین جان تیر T
در موقع اجرا ، بتن پاشنه تیرچه در کارخانه ریخته می شود. حسن دیگر این
عمل این است که بعلت فراهم بودن شرایط بهتر اجرا در کارخانه ، پوشش
آرماتورهای کششی به صورت مطمئنتری تامین می گردد. این پوشش در مقاومت سقف
در برابر آتش سوزی اثر بسزایی دارد.حداقل عرض بتن پاشنه ۱۰ سانتیمتر است و
نباید از ۳٫۵/۱ برابر ضخامت سقف کمتر باشد. ارتفاع بتن پاشنه باید به
میزانی باشد که قابل بتن ریزی بوده و پوشش بتنی روی میلگرد را جهت ایجاد
مقاومت در برابر آتش سوزی تامین نماید و همچنین پس از قرار گرفتن بلوک روی
تیرچه ها ، سطح زیرین بلوک با سطح زیری تیرچه همسطح گردد. معمولا” ضخامت
بتن پاشنه ۴٫۵ تا ۵٫۵ سانتیمتر و عرض آن ۱۰ تا ۱۶ سانتیمتر است. حداقل تاب
فشاری بتن پاشنه ، ۲۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.۱-۲ تیرچه پیش ساخته
پیش تنیده : این نوع تیرچه که فقط در کارخانه های مجهز تولید می شود ، از
مقطع بتنی T و سیمهای فولادی با مقاومت بالا ( ۱۷۵۰۰ تا ۱۹۰۰۰ کیلوگرم بر
سانتیمتر مربع ) تشکیل می شود . سیمها را پیش از بتن ریزی تیرچه توسط
جکهایی تحت کشش قرار داده و پس از حصول مقاومت لازم بتن ، آنها را آزاد می
کنند. در نتیجه ، بتن تیرچه تحت تنش فشاری قرار می گیرد.۲- بلوک : برای
پرکردن محلهای خالی بین تیرچه ها ، از بلوکهای توخالی استفاده می شود که
جنس آنها از سفال یا بتن و حتی پلاستیک و یونولیت است. بلوکها علاوه بر
خاصیت پرکنندگی فضای خالی ، در حکم قالب بتن پوششی نیز هستند. بلوکها در
سقفهای اجرا شده با تیرچه و بلوک ، تحمل نیرو نمی کنند و فقط خاصیت
پرکنندگی دارند.از بلوک به عنوان قالب همیشگی یا قالبی که پس از اجرا باقی
می ماند ، برای قالب بندی بغل گونه جان تیرهای T و همچنین بتن پوششی درجا
استفاده می شود. قسمت زیرین بلوک ، جهت تامین سطحی مسطح برای انجام نازک
کاری و قسمتهای تیغه داخلی بلوک به منظور تقویت مقطع تعبیه می گردند.
بلوکها در محاسبات مقاومت سقف به حساب نمی آیند و اساسا” به منزله قالبهایی
هستند که باید نیروهای اجرایی پیش از بتن ریزی سقف را تحمل نمایند. مثلا”
در روی سقف ، پیش از بتن ریزی ، تحمل نیروی حاصل از رد شدن چرخ فرغون را
داشته باشد و همچنین باید مقاومت کافی برای تحمل نیروهای حاصل از حمل و نقل
و دپو نمودن را داشته باشد. شکل بلوک با توجه به موارد یاد شده طراحی می
شود و بلوک توخالی معمولا” از مواد مختلف تولید می شود. مانند : ۱- بتن با
مصالح سنگی معمولی ۲- بتن با مصالح سبک وزن ۳- سفال ۴- مصالح چوبی یا
مقوایی ۵- یونولیت و مشابه یا نیمواد تشکیل دهنده بلوک نباید روی بتن درجا
اثر شیمیایی داشته باشند. ارتفاع و طول بلوک ، تابع ضخامت کل سقف و فاصله
تیرچه ها از همدیگر می باشد.عرض بلوک ، معمولا” ۲۰ تا ۲۵ سانتیمتر است. وزن
بلوک باید طوری باشد که به آسانی با دست در روی سقف جا به جا گردد.
بلوکهای سفالی باید عاری از ترک و دانه های آهکی باشند ، و رنگ آنها کاملا”
یکنواخت بوده و به طور یکسان پخته شده باشند.سطوح بلوک سفالی باید صاف و
عاری از انحنا و خمیدگی و دارای لبه های تیز و مستقیم بوده و بافت ریز و
متراکم داشته باشند. سطح خارجی بلوک ، به جهت ایجاد چسبندگی لازم به بتن
بالایی و همچنین به نازک کاری زیر سقف شیاردار می باشد.۳- میلگردهای افت
حرارتی : جهت مقابله با تنشهای متفرقه در بتن پوششی و به منظور جذب تنشهای
ناشی از افت و تغییر حرارت ، میلگردهایی در دو جهت عمود برهم و در قسمت
بالایی تیر نواری T و روی بلوکها نصب می گردند ، که میلگرد افت و حرارتی
نامیده می شوند.در صورتی که ارتفاع تیرچه خرپایی به حدی باشد که میلگرد نصب
( بالایی ) در محل تعبیه میلگرد افت قرار گیرد ، می توان از میلگرد مزبور
به عنوان میلگرد افت و حرارتی در جهت طولی تیرچه استفاده کرد.قطر میلگرد
افت حرارتی بر ای میلگرد ساده ، دست کم ۵ میلیمتر ، و برای میلگرد با
مقاومت بالا ۴ میلیمتر و حداکثر فاصله بین دو میلگرد افت حرارتی ۲۵
سانتیمتر است.۴- بتن پوششی ( بتن درجا ) : بتن پوششی ، قسمتی از تیر مرکب
است که در محل کارگاه پس از جاگذاری تیرچه ها و بلوکها بتن ریزی می گردد و
پس از حصول مقاومت لازم به کمک عضو کششی بار وارد بر سقف را تحمل می
کند.محدودیتها و ویژگیهای فنی سقف تیرچه و بلوکسقفهای اجرا شده با تیرچه
بلوک ، دارای محدودیتهای اجرایی به شرح زیر هستند :۱- فاصله محور تا محور
تیرچه ها نباید از ۷۰ سانتیمتر بیشتر باشد.۲- بتن پوششی قسمت بالایی تیر (
بتن روی بلوک ) نباید از ۵ سانتیمتر ، یا ۱۲/۱ فاصله محور به محور تیرچه ها
کمتر باشد.۳- عرض تیرچه نباید از ۱۰ سانتیمتر کوچکتر باشد و همچنین نباید
از ۳٫۵/۱ برابر ضخامت کل سقف کمتر باشد.۴- حداقل فاصله دو بلوک دو طرف یک
تیرچه ، پس از نصب نباید کمتر از ۶٫۵ سانتیمتر باشد.۵- ضخامت سقف برای
تیرهای با تکیه گاه ساده نباید از ۲۰/۱ دهانه کمتر باشد. در مورد تیرهای
یکسره نسبت ضخامت به دهانه ، به ۲۶/۱ کاهش می یابد. در سقفهایی که مسئله
خیز مطرح نباشد ، این مقدار تا ۳۵/۱ دهانه نیز کاهش می یابد.۶- حداکثر
دهانه مورد پوشش سقف ( در جهت طول تیرچه پیش ساخته خرپایی ) با تیرچه های
منفرد ، نباید از ۸ متر بیشتر شود. توصیه می شود برای اطمینان بیشتر ،
دهانه مورد پوشش ، بیشتر از ۷ متر نباشد و در صورت وجود سربارهای زیاد ، و
یا دهانه بیش از هفت متر ، از تیرچه های مضاعف استفاده شود.تکیه گاههای
موقت اجراییبه طور کلی به محض اینکه تیرچه ها و بلوکهای انتهایی بین دو
تکیه گاه اصلی قرار گرفتند ، شمعبندی و قالب بندی به وسیله چهار تراشهای
عمود بر جهت تیرچه که در مورد تیرچه های پیش ساخته خرپایی ، فاصله آنها از
همدیگر ، ۱ تا ۱٫۲۰ متر است ، انجام می شود. موقع شمعبندی ، خیز مناسبی
برابر ۲۰۰/۱ دهانه به طرف بالا در نظر گرفته می شود تا پس از بارگذاری خیز
منفی اولیه حذف شده و سقف مسطح گردد. به طور کلی ، چهار تراشها و شمعها
باید طوری نصب شوند که بتوانند در مقابل نیروهای وارده مقاومت نمایند؛ آنها
را باید طبق اصول و قواعد مربوط به آن ، به یکدیگر متصل کرد.در اجرای تکیه
گاههای موقت و جمع آوری آنها ، نکته های زیر باید رعایت گردند :الف) در
صورتی که شمعها روی زمین تکیه داشته باشند ، باید مطمئن بود که زمین زیر
شمع ، به علت دستی بودن خاک یا جذب رطوبت بعدی ، نشست نکند. به طور کلی ،
در صورت سست بودن زمین ، باید با افزایش سطح تکیه گاه شمعها و جلوگیری از
نمناک شدن زمین ، از نشست جلوگیری کرد.ب) چنانچه تکیه گاه شمعها ، سقف طبقه
زیرین باشد ، باید وزن شمع بندی و سقف مورد احداث به منزله سربار سقف
زیرین در نظر گرفته شده و با توجه به عمر بتن سقف زیرین ، تقویت لازم برای
آن پیش بینی گردد. در غیر این صورت ، سقف زیرین تحمل سربار وارده را ننموده
و این باعث آسیب دیدن آن خواهد شد.ج) در جمع آوری تکیه گاههای موقت نیز
باید از حصول مقاومت کافی سقف مورد نظر ، جهت تحمل وزن خود و سربارهای
وارده از جمله شمعهای مربوط به سقف بالاتر ، اطمینان حاصل کرد.