حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی

حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی به نوع تیرچه، جزئیات اجرا، بارگذاری، ضخامت سقف، فاصله تیرچه ها و حتی کیفیت بتن و آرماتور بستگی دارد. این مقدار از آنجایی اهمیت دارد که اگر دهانه بیشتر از توان واقعی سیستم انتخاب شود، خیز، ترک، لرزش و حتی خرابی سازه را در پی خواهد داشت. از طرف دیگر با طراحی محافظه کارانه و فراتر از نیاز سازه، مصرف تیر و بتن و هزینه ها افزایش می یابد.

دهانه سقف تیرچه بلوک فاصله بین دو تکیه گاه اصلی است که تیرچه روی آن می نشیند. تکیه گاه می تواند تیر بتنی، تیر فولادی یا دیوار باربر باشد. در عمل، عددی که برای دهانه محاسبه می گردد باید همان فاصله آزاد بین تکیه گاه ها باشد، نه طول اسمی تیرچه در کارخانه، زیرا بخشی از تیرچه روی تکیه قرار دارد و این بخش در طول ساخت لحاظ می شود.

حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی تکی

در پروژه های معمولی، حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی بین ۶ تا ۸ متر است. یعنی در اکثر ساختمان های مسکونی و اداری سبک، سقف تیرچه بلوک را معمولا طوری طراحی می کنند که دهانه در همین محدوده بماند. اما برای تیرچه بتنی پیش ساخته تکی توصیه می گردد که طول از ۷ متر بیشتر نشود و برای دهانه های بزرگتر نیاز به روش های تقویتی است. این نگاه محافظه کارانه به این دلیل است که کنترل خیز و ترک در دهانه های بزرگ، به شدت به اجرا وابسته است و کوچک ترین ضعف در این مرحله در شمع بندی، بتن ریزی، عمل آوری یا آرماتورگذاری مشهود خواهد بود.

پس می توان گفت:

۱) حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی معمولی و منفرد، حدود ۶ تا ۷ متر است.

۲) حد نهایی که معمولا برای طول تیرچه منفرد ارائه می شود حدود ۸ متر است، ولی غالبا توصیه اجرایی این است که برای اطمینان حداکثر ۷ متر در نظر گرفته شود.

۳) اگر دهانه بیشتر شود، راهکارهای تقویت مثل تیرچه دوبل، تیر میانی کمکی یا استفاده از تیرچه پیش تنیده مطرح می شود.

تیرچه کرومیت نیز یکی از انواع متداول از تیرچه های مورد استفاده در ساختمان است.

حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی دوبل

در تیرچه دوبل بجای قرارگیری فقط یک تیرچه در یک محور، دو تیرچه کنار هم قرار می گیرد تا ظرفیت خمشی و سختی افزایش پیدا کند و خیز کمتر شود. این کار مخصوصا برای دهانه های بالای ۸ متر مطرح است. برای حالت دوبل، از نظر آیین نامه ای محدودیت صریح سخت گیرانه مثل تیرچه تکی وجود ندارد، اما همچنان محدودیت خیز و ضخامت سقف نقشی تعیین کننده در حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی دوبل دارند.

به طور مثال، وقتی بحث محدودیت خیز مطرح است، حداکثر طول پوشش می تواند به ضریب مشخصی از ضخامت مفید سقف وابسته باشد و در بهترین حالت، برای ضخامت مفید حدود ۳۵ سانتی متر، دهانه های حدود ۱۰ متر برای تیرچه دوبل در نظر گرفته می شود. این عدد به معنی مجوز همیشگی طول ۱۰ متر برای ضخامت ۳۵ سانتی متر نیست، بلکه یعنی اگر طراحی سازه ای و جزئیات آرماتورگذاری درست و بسیار دقیق باشد، چنین دهانه ای در بعضی پروژه ها قابل اجرا است.

از تیرچه بتنی دوبل در موارد زیر استفاده می شود:

– دهانه های بزرگتر از ۸ متر و بارگذاری متوسط تا کمی سنگین

– نقاط با بار متمرکز، مثل محل دیوار تیغه سنگین یا اطراف بازشوها

– عدم امکان استفاده از تیر میانی به دلیل محدودیت های معماری

مزیت تیرچه دوبل این است که بدون تغییر کلی در سیستم سقف، توان تحمل و سختی بالا می رود. اما دو نکته مهم دارد:

اول اینکه باید جزئیات اجرایی به درستی اعمال گردد؛ فاصله بتن ریزی و کلاف بندی دقیق باشد تا دو تیرچه با هم کار کنند.

دوم اینکه اقتصادی بودن آن بستگی به تعداد خطوط دوبل دارد. در صورت بالا بودن تعداد تیرچه های دوبل مورد نیاز، گاهی از نظر هزینه و زمان تغییر سیستم سقف منطقی تر خواهد بود.

حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی پیش تنیده

تیرچه پیش تنیده به خاطر مکانیسم پیش تنیدگی، در برابر ترک و خیز عملکرد بهتری دارد و به همین دلیل برای دهانه های بزرگ تر استفاده می شود. معمولا حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی پیش تنیده ۸ تا ۱۲ متر است. به دلیل محدودیت حمل و نقل و تریلر معمولا طول های بزرگتر از ۱۲ متر کمتر دیده می شود.

مزیت ها:

– امکان پوشش دهانه بیشتر نسبت به تیرچه بتنی معمولی

– کنترل بهتر خیز و ترک در بهره برداری

محدودیت ها:

– نیاز به تولیدکننده معتبر و کنترل کیفیت کارخانه ای

– حساسیت به جزئیات نصب و حمل

– لزوم هماهنگی بالا با طراحی سازه و بارگذاری

برای پروژه های با دهانه بزرگ که معمار تمایلی به اضافه کردن تیر میانی ندارد، تیرچه پیش تنیده معمولا یک گزینه مناسب است. در برخی سازه ها تمام سقف به صورت سقف پیش تنیده اجرا می شود.

سازه با دهانه های بزرگ

در پروژه هایی که دهانه ها بزرگ تر است یا در معماری آن به فضای باز و بدون ستون نیاز است، بعضی طراحان به جای سقف تیرچه بلوک سراغ سیستم های دیگری مثل دال بتنی، سقف های وافل، سقف یوبوت یا سقف کوبیاکس می روند. اجرای سقف دال بتنی نیز نکات مهمی دارد که درصورت انتخاب این سیستم باید به خوبی رعایت شود. اجرای سقف کوبیاکس به خاطر سبک سازی داخل دال و کاهش وزن مرده، می تواند برای دهانه های بزرگ تر و پلان های باز انتخاب شود.

نکته مهم این است که انتخاب سقف باید بر اساس هدف پروژه باشد. به طوری که اگر دهانه های سازه در محدوده امن ۶ تا ۷ متر است، سقف تیرچه بلوک همچنان گزینه اقتصادی و رایجی است. اگر دهانه بزرگتر از این محدوده باشد، یا باید از سیستم تقویتی استفاده شود و یا سیستم مناسب تر مثل تیرچه پیش تنیده یا حتی سقف کوبیاکس جایگزین گردد.

راه حل بعدی این است که با یک تیر میانی (بتنی یا فولادی) دهانه بزرگ به دو دهانه کوچکتر تقسیم شود. این راهکار در موارد زیر بسیار کاربردی است:

– وقتی کنترل کیفیت اجرا در کارگاه، متوسط یا ضعیف است.

– وقتی تیرچه دوبل یا پیش تنیده از نظر تامین و هزینه به صرفه نیست.

مزیت اصلی تیرچه میانی این است که سقف به محدوده امن تیرچه تکی برمی گردد. البته این روش در فضاهای باز مثل سالن های ورزشی مناسب نیست.

عوامل تاثیرگذار در تعیین حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی

همان طور که پیشتر نیز بیان شد، حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی به بارگذاری، فاصله تیرچه ها، کیفیت بتن، وجود یا عدم وجود کلاف میانی و تیرهای عرضی وابسته است. در ادامه به توضیح هر یک از این پارامترها پرداخته می شود.

بارگذاری سقف

بار وارد بر سقف شامل بار مرده و بار زنده است. وزن خود سقف، بتن رویه، بلوک یا فوم، کفسازی، گچ و خاک و تیغه ها از بارهای مرده وارد بر سقف می باشند. بار زنده هم شامل مواردی مثل حضور افراد، مبلمان، انبار کردن و موارد مشابه است که حین بهره برداری وارد می شود. اگر سقف برای کاربری معمولی مسکونی طراحی شده باشد، بار زنده کمتر است و تعداد دهانه بیشتر می تواند اقتصادی تر باشد. اما برای کاربری هایی مثل پارکینگ، انبار یا فضاهای پرتردد، ممکن است به تقویت سیستم یا استفاده از تیر میانی نیاز گردد.

فاصله تیرچه ها

هر چقدر فاصله تیرچه ها بیشتر شود، سهم بار هر تیرچه بیشتر می شود و خیز و ترک افزایش می یابد. از این رو برای دهانه های نزدیک به حد نهایی، فاصله تیرچه ها باید مطابق طراحی و با کنترل دقیق اجرا شود و از تغییرهای سلیقه ای در کارگاه که عمدتا برای کاهش هزینه است پرهیز گردد. گاهی فقط با کم کردن فاصله، بدون تغییر اساسی در سازه، می توان عملکرد سقف را بهبود بخشید.

کلاف میانی و تیرهای عرضی

در سقف تیرچه بلوک، وجود کلاف میانی در دهانه های بزرگ اهمیت ویژه ای دارد. کلاف میانی کمک می کند تیرچه ها جدا از هم کار نکنند، توزیع بار بهتر شود و لرزش کاهش یابد. وجود کلاف مناسب این اجازه را به ما می دهد تا حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی را افزایش دهیم.

کنترل خیز و ترک در طراحی

در مهندسی سازه فقط شکست مهم نیست، بهره برداری هم مهم است. ممکن است سقف از نظر مقاومت نهایی مشکلی نداشته باشد ولی از نظر خیز مجاز یا لرزش برای کاربر آزاردهنده باشد. به همین دلیل است که در دهانه های بزرگتر، تیرچه دوبل یا تیرچه پیش تنیده مطرح می شود، چون هدف فقط تحمل بار نیست، هدف سختی و رفتار بهتر هم ست.

وقتی در طراحی معماری، دهانه های بزرگ در نظر گرفته شده است، علاوه بر عدد حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی باید سرعت اجرا، دسترسی به گروه ماهر و حساسیت به کیفیت اجرا را هم مدنظر قرار داد. مثلا سقف کوبیاکس در پروژه های خاص، علاوه بر مناسب بودن برای دهانه های بزرگ می تواند باعث کاهش وزن مرده ساختمان هم گردد. اما اگر نیروی اجرایی مسلط و کنترل کیفیت دقیق نباشد، باعث ایجاد هزینه های اضافه می شود.

طراحی و اجرای حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی برای دهانه ۴.۵ متر

در این حالت سقف تیرچه بلوک با تیرچه بتنی معمولی به شرط اجرای درست، بهترین گزینه است. در این دهانه ها کمتر به تیرچه دوبل یا تقویت خاص نیاز بوده و در صورت بروز مشکل خیز، به احتمال زیاد دلیل آن مشکلات اجرایی است. برای دهانه های تا ۴.۵ متر با استفاده از تیرچه نه تنها در هزینه ها صرفه جویی می شود بلکه مقاومت مورد نیاز هم به راحتی تامین می گردد.

طراحی و اجرای حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی برای دهانه ۴.۵ تا ۶ متر

این بازه همان محدوده رایج سقف تیرچه بلوک است. اکثر پروژه های مسکونی استاندارد در همین بازه هستند. در این حالت هم تیرچه بتنی تکی پاسخگو است، اما کیفیت مصالح و اجرا نقش بسیار حائز اهمیتی دارند. اگر بارگذاری سنگین تر از معمول باشد یا فاصله تیرچه ها زیاد شود، ممکن است نیاز شود از تیرچه هایی با مشخصات مقاومتی بهتر استفاده شود. نکته مهم این است که در این دهانه ها یک تغییر کوچک مثل حذف کلاف میانی یا برداشتن زودهنگام شمع ها می تواند عملکرد سقف را به خطر بیندازد.

طراحی و اجرای حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی برای دهانه حدود ۶ تا ۷ متر

برای بسیاری از پروژه ها، ۷ متر یک سقف امن اجرایی برای تیرچه بتنی تکی است، در این صورت نیاز به طراحی و اجرا با دقت و اصولی است. در این دهانه ها نیاز به کلاف میانی بوده، شمع بندی باید درست و کافی باشد و بتن رویه با ضخامت مناسب و عمل آوری خوب اجرا شود. در صورت وجود تیغه سنگین یا دیوارچینی روی سقف، برای جلوگیری از رفتار نامناسب سقف و ایجاد تغییر شکل های نامناسب باید از ابتدا این موضوع را در محاسبات مربوط به طراحی درنظر گرفت.

طراحی و اجرای حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی برای دهانه حدود ۷ تا ۸ متر

برای دهانه ۷ تا ۸ متر، تیرچه تکی با احتیاط طراحی و اجرا می شود. با طراحی خوب و اجرای بسیار دقیق می توان برخی پروژه ها را با تیرچه تکی اجرا نمود، اما شدت ریسک اجرایی افزایش می یابد. در این دهانه ها معمولا یک یا چند راهکار مطرح می شود:

– تیرچه دوبل در نواحی با بار زیاد یا در کل دهانه

– کاهش فاصله تیرچه ها

– اضافه کردن تیر میانی یا کلاف های تقویتی برای کوتاه تر کردن دهانه

– استفاده کردن از تیرچه پیش تنیده به جای تیرچه بتنی معمولی

اگر پروژه حساس است ساده ترین راه امن این است که دهانه را با استفاده از یک تیر میانی کوتاه تر کرد و وارد ریسک دهانه بزرگ نشد.

در دهانه های با طول بیشتر از ۷ متر اهمیت کیفیت اجرای بتن رویه بالا می رود. بتن رویه فقط یک لایه برای پر کردن سقف نیست؛ بلکه بخشی از عملکرد خمشی و یکپارچگی سقف را تأمین می کند. اگر بتن رویه کم ضخامت اجرا شود یا خوب ویبره نخورد یا عمل آوری ضعیف باشد، سختی سقف کم می شود و در دهانه های بزرگتر سریع تر خیز و ترک ظاهر می شود. پس وقتی دهانه به مرزهای ۷ یا ۸ متر نزدیک می شود، کیفیت بتن ریزی یک موضوع حیاتی است.

طراحی و اجرای حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی برای دهانه بیش از ۸ متر

برای تیرچه بتنی تکی، این عدد معمولا خارج از محدوده توصیه شده است. اگر قرار است سقف تیرچه بلوک در این دهانه اجرا شود، معمولا باید از تیرچه پیش تنیده یا تیرچه دوبل با طراحی خاص استفاده کرد. در برخی منابع اجرایی گفته شده که تیرچه پیش تنیده می تواند پاسخگوی دهانه های تا حدود ۱۲ متر هم باشد، ولی باز هم همه چیز به طراحی و محدودیت خیز و شرایط اجرا وابسته است. زمانی که دهانه تا این اندازه بزرگ باشد بهتر است به گزینه های جایگزین سقف تیرچه بلوک نیز توجه نمود، چون گاهی تغییر سیستم سقف از تقویت های پیچیده اقتصادی تر است.

اشتباهات رایج

چند اشتباه رایج که باعث می شود حتی در دهانه های متوسط هم، سقف مشکل پیدا کند:

۱) تغییر طول و عرض تیرچه ها در کارگاه بدون هماهنگی با طراح

۲) استفاده از بلوک نامناسب یا شکسته و پر کردن غیر اصولی

۳) بتن ریزی چند مرحله ای بدون رعایت درز اجرایی درست

۴) عمل آوری ضعیف بتن، مخصوصا در هوای گرم یا باد

۵) برداشتن شمع ها قبل از رسیدن بتن به مقاومت کافی

۶) اجرا نکردن کلاف میانی یا اجرای نیم بند آن

۷) بی توجهی به بار تیغه ها و دیوارهای داخلی

تیرچه بتنی در دهانه های مختلف

تجربه اجرا و منابع فنی نشان می دهد که تیرچه بتنی تکی در دهانه های کوتاه تا متوسط، یعنی حدود ۴ تا ۶ متر، گزینه ای امن و اقتصادی است و در دهانه های نزدیک ۷ متر هم با طراحی و اجرای دقیق می تواند پاسخگو باشد. اما برای دهانه های ۷ تا ۸ متر، نقش کیفیت اجرا، شمع بندی، کلاف میانی و کنترل خیز به شدت پررنگ می شود و کوچک ترین سهل انگاری می تواند خودش را به صورت ترک یا خیز نشان دهد.

اگر دهانه از این محدوده عبور کند، تیرچه دوبل، تیرچه پیش تنیده یا کوتاه کردن دهانه با استفاده از تیر میانی، هر کدام روش هایی برای مدیریت ریسک دهانه های بزرگ تر هستند. انتخاب بین این گزینه ها باید بر اساس بارگذاری واقعی، کاربری فضا، محدودیت های معماری و سطح کنترل کیفیت در کارگاه انجام شود، نه صرفا بر اساس شنیده ها یا تجربه یک پروژه خاص.

نکته مهمی که اغلب نادیده گرفته می شود این است که بسیاری از مشکلات سقف تیرچه بلوک، نه به خاطر انتخاب اشتباه سیستم و حداکثر طول مجاز تیرچه بتنی ، بلکه به خاطر اجرای ضعیف به وجود می آید. فاصله تیرچه ها، کیفیت بتن رویه، عمل آوری، زمان برداشتن شمع ها و اجرای کامل کلاف میانی، جزئیاتی هستند که اگر درست رعایت نشوند، حتی در دهانه های متوسط هم می توانند سقف را دچار خیز و ترک کنند. در نهایت می توان گفت تیرچه بتنی تا زمانی که در محدوده منطقی خود استفاده شود، سیستم قابل اعتماد و اقتصادی است. اما عبور از این محدوده بدون تحلیل و تصمیم آگاهانه، می تواند هزینه های پنهان و دردسرهای بعدی به همراه داشته باشد. شناخت محدودیت ها و انتخاب آگاهانه سیستم سقف، کلید یک سازه ایمن و بدون مشکل در بهره برداری است.

برای مطالعه بیشتر: