تیرچه یک المان سازه‌ای در ساختمان‌ها است که برای انتقال بارها به تکیه‌گاه‌ها استفاده می‌شود. معمولاً از جنس بتن مسلح یا فولاد ساخته می‌شود و در سقف‌ها، کف‌ها و پل‌ها به کار می‌رود. تیرچه‌ها به همراه بلوک‌های سقفی یا بتن‌های پرکننده مورد استفاده قرار می‌گیرند تا سازه‌ای مقاوم و سبک ایجاد کنند. این سیستم به دلیل سرعت اجرای بالا و کاهش وزن ساختمان بسیار محبوب است.بطور خلاصه تیرچه یکی از اجزای سازه‌ای در ساختمان‌سازی است که معمولاً برای ساخت سقف و کف ساختمان‌ها استفاده می‌شود. تیرچه‌ها عموماً از بتن یا فولاد ساخته می‌شوند و به‌صورت موازی در فاصله‌های معین قرار می‌گیرند. تیرچه‌ها به وسیله بلوک‌های توخالی که بین آنها قرار می‌گیرد، سازه‌ای مقاوم و پایدار ایجاد می‌کنند.

تیرچه‌ها دو نوع اصلی دارند:

تیرچه‌های بتنی: این نوع از تیرچه‌ها از بتن مسلح (بتن همراه با میلگرد) ساخته می‌شوند.

تیرچه‌های فولادی: این نوع از تیرچه‌ها از پروفیل‌های فولادی ساخته می‌شوند.از تیرچه‌ها برای انتقال بارهای وارده به سقف به دیوارها یا ستون‌ها استفاده می‌شود و یکی از روش‌های متداول در ساخت سقف‌های بتنی و فولادی است که در ادامه با آن بیشتر آشنا می شویم.

محاسبه تیرچه

بارهای وارد بر تیرچه‌ها: شامل بارهای مرده (وزن خود سازه)، بارهای زنده (افراد، وسایل و تجهیزات)، بارهای باد و بارهای برف است .

ابعاد و مشخصات تیرچه‌ها: شامل طول تیرچه، فاصله بین تیرچه‌ها، نوع و مقاومت مصالح استفاده شده.

روش‌های طراحی و استانداردهای ملی: در ایران، آیین‌نامه‌های مختلفی وجود دارد مانند مبحث ششم و نهم مقررات ملی ساختمان.

مراحل کلی محاسبه تیرچه به این صورت است:

●       محاسبه بارهای وارد بر تیرچه: با استفاده از جداول و فرمول‌های مربوطه، بارهای مرده و زنده بر واحد سطح محاسبه می‌شوند.

●       انتخاب پروفیل تیرچه: با توجه به بارهای محاسبه شده و طول دهانه، پروفیل مناسب تیرچه انتخاب می‌شود. این پروفیل می‌تواند شامل تیرچه‌های پیش‌ساخته، فلزی یا چوبی باشد.

●       محاسبه ممان خمشی و برشی: با استفاده از فرمول‌های استاتیک و دینامیک، ممان خمشی و برشی تیرچه محاسبه می‌شود.

●       کنترل مقاومت تیرچه: با استفاده از فرمول‌های مقاومت مصالح، بررسی می‌شود که آیا تیرچه انتخابی می‌تواند بارهای محاسبه شده را تحمل کند یا خیر.

●       بررسی خیز تیرچه: بررسی می‌شود که آیا تیرچه در بارهای موردنظر خیز مجاز را دارد یا خیر و در نهایت، با انجام محاسبات و کنترل‌های لازم، می‌توانید تیرچه‌ای که مناسب نیازهای ساخت و ساز شماست را انتخاب کنید.

نحوه محاسبه بار تیرچه

1. تعیین مشخصات تیرچه:

طول تیرچه: طول آزاد بین دو تکیه‌گاه.

عرض تیرچه: عرض کل مقطع تیرچه.

ارتفاع تیرچه: ارتفاع کل مقطع تیرچه.

جنس تیرچه: نوع مواد سازنده (مثلاً فولاد یا بتن).

2. تعیین بارهای وارد بر تیرچه:

بار مرده (Dead Load): شامل وزن خود تیرچه، پوشش کف، و سایر مصالح ثابت است.

بار زنده (Live Load): بارهای متغیر که ممکن است به تیرچه وارد شوند (مثلاً بار انسانی، بار مبلمان).

بارهای اضافی: شامل بار برف، بار باد، و سایر بارهای محیطی  است.

3. محاسبه وزن خود تیرچه:

وزن تیرچه بر اساس حجم و چگالی مواد سازنده آن محاسبه می‌شود.

وزن تیرچه=حجم تیرچه×چگالی مواد وزن تیرچه=حجم تیرچه×چگالی مواد

حجم تیرچه از ضرب طول، عرض، و ارتفاع آن به دست می‌آید.

4. محاسبه بار مرده:

مجموع وزن خود تیرچه و وزن پوشش‌های ثابت محاسبه می‌شود.

5. محاسبه بار زنده:

بر اساس استانداردهای ساختمانی، مقدار بار زنده مشخص می‌شود.

برای ساختمان‌های مسکونی، بار زنده معمولاً 2 تا 4 کیلوگرم بر متر مربع است.

6. ترکیب بارهای مختلف:

بارهای مرده و زنده با هم ترکیب می‌شوند تا بار کل وارد بر تیرچه محاسبه شود.

بار کل=بار مرده+بار زنده بار کل=بار مرده+بار زنده

7. تحلیل و طراحی تیرچه:

بر اساس بار کل، تحلیل تیرچه انجام می‌شود تا ابعاد و مشخصات تیرچه به گونه‌ای باشد که تحمل بارها را داشته باشد.

از نرم‌افزارهای تحلیل سازه می‌توان استفاده کرد تا مقدار تنش‌ها و تغییر شکل‌های تیرچه تحت بارهای مختلف محاسبه شود.

8. استفاده از ضریب اطمینان:

برای افزایش اطمینان، از ضرایب اطمینان استفاده می‌شود.

ضرایب اطمینان معمولاً بین 1.5 تا 2 است.

مثال محاسبه:

فرض کنید یک تیرچه با طول 4 متر، عرض 0.2 متر، و ارتفاع 0.25 متر داریم. جنس تیرچه بتن با چگالی 2500 کیلوگرم بر متر مکعب است.

وزن تیرچه:

حجم تیرچه: 4×0.2×0.25=0.24×0.2×0.25=0.2 متر مکعب

وزن تیرچه: 0.2×2500=5000.2×2500=500 کیلوگرم

بار مرده:

فرض کنید وزن پوشش کف 200 کیلوگرم باشد.

بار مرده: 500+200=700500+200=700 کیلوگرم

بار زنده:

فرض کنید بار زنده 3 کیلوگرم بر متر مربع است.

بار زنده: 4×0.2×3=2.44×0.2×3=2.4 کیلوگرم

بار کل: 700+2.4=702.4700+2.4=702.4 کیلوگرم

طراحی تیرچه:

با استفاده از نرم‌افزارهای تحلیل سازه، ابعاد و مشخصات تیرچه برای تحمل بار کل محاسبه می‌شود.

نتیجه‌گیری

محاسبه بار تیرچه نیازمند دقت و توجه به تمامی جزئیات مرتبط با بارهای وارد بر سازه است. با رعایت مراحل فوق، می‌توان از تحمل صحیح بار توسط تیرچه اطمینان حاصل کرد.