محاسبه تیرآهن ساختمان یک طبقه

محاسبه تیرآهن ساختمان فرآیندی بنیادین در مهندسی سازه است که پایداری ایمنی و کارایی سازه های فولادی را تضمین می کند. این محاسبات تعیین کننده ابعاد جنس و آرایش تیرآهن های مورد استفاده در ساختمان ها هستند و بر اساس اصول مکانیک مواد تحلیل سازه ها و استانداردهای ملی و بین المللی انجام می شوند. دقت در این محاسبات نه تنها از وقوع خسارات جانی و مالی جلوگیری می کند بلکه به بهینه سازی مصرف مصالح و کاهش هزینه های ساخت نیز کمک شایانی می نماید.

تعریف و عملکرد فنی محاسبه تیرآهن ساختمان

محاسبه تیرآهن ساختمان فرآیند مهندسی جامعی است که به تعیین مشخصات فنی تیرآهن ها برای تحمل بارهای وارده بر سازه می پردازد. تیرآهن ها به عنوان اعضای اصلی سازه های فولادی وظیفه انتقال بارها از سقف و کف ها به ستون ها و نهایتاً به فونداسیون را بر عهده دارند. عملکرد فنی تیرآهن ها بر مبنای مقاومت خمشی برشی و کمانشی آن ها استوار است.

در واقع محاسبات تیرآهن ساختمان تضمین می کند که تیرآهن انتخاب شده قادر به تحمل بارهای ثقلی (بار مرده و زنده) بارهای جانبی (باد و زلزله) و سایر بارهای احتمالی بدون تغییر شکل غیرمجاز یا گسیختگی باشد. این محاسبات با در نظر گرفتن خواص مکانیکی فولاد (مانند تنش تسلیم و تنش نهایی) هندسه مقطع تیرآهن (مانند سطح مقطع و ممان اینرسی) و شرایط تکیه گاهی انجام می پذیرد.

اجزای اصلی و اصول کارکرد محاسبه تیرآهن

محاسبه تیرآهن ساختمان بر پایه اصول مکانیک جامدات و تحلیل سازه ها استوار است و اجزای اصلی آن شامل موارد زیر می شود :

۱. تعیین بارهای وارده :

• بار مرده (Dead Load) : شامل وزن اجزای ثابت ساختمان مانند وزن سقف کف دیوارها تاسیسات ثابت و وزن خود تیرآهن است. محاسبه دقیق بار مرده نیازمند شناخت مصالح به کاررفته و ابعاد دقیق اجزای سازه است.
• بار زنده (Live Load) : شامل بارهای متغیر و موقتی مانند وزن افراد اثاثیه تجهیزات متحرک برف و باران است. مقدار بار زنده بر اساس کاربری ساختمان و استانداردهای مربوطه تعیین می شود. به عنوان مثال بارهای زنده برای ساختمان های مسکونی اداری تجاری و صنعتی متفاوت خواهند بود.
• بارهای جانبی (Lateral Loads) : شامل بارهای ناشی از باد و زلزله است. محاسبه این بارها نیازمند تحلیل شرایط جوی منطقه موقعیت جغرافیایی و مشخصات دینامیکی سازه است. بارهای زلزله به ویژه در مناطق زلزله خیز اهمیت ویژه ای دارند و باید با دقت بالایی محاسبه شوند.

۲. تحلیل سازه و تعیین نیروهای داخلی :

پس از تعیین بارهای وارده نوبت به تحلیل سازه و محاسبه نیروهای داخلی در تیرآهن ها می رسد. نیروهای داخلی اصلی در تیرآهن ها عبارتند از :

• لنگر خمشی (Bending Moment) : نیرویی که باعث خم شدن تیرآهن می شود. حداکثر لنگر خمشی معمولاً در وسط دهانه تیرآهن یا در نقاط تکیه گاهی رخ می دهد.
• نیروی برشی (Shear Force) : نیرویی که به صورت عمود بر محور تیرآهن عمل می کند و باعث برش آن می شود. حداکثر نیروی برشی معمولاً در نزدیکی نقاط تکیه گاهی رخ می دهد.

برای محاسبه نیروهای داخلی از روش های مختلف تحلیل سازه مانند روش های دستی (مانند روش تعادل روش مقاطع روش گشتاور سطح) و روش های عددی (مانند روش اجزاء محدود) استفاده می شود. امروزه نرم افزارهای مهندسی سازه مانند SAP۲۰۰۰ ETABS و SAFE به طور گسترده ای برای تحلیل سازه های پیچیده و محاسبه نیروهای داخلی به کار می روند. این نرم افزارها با استفاده از الگوریتم های پیشرفته و مدل سازی دقیق سازه امکان تحلیل های دقیق و سریع را فراهم می کنند.

۳. طراحی مقطع تیرآهن :

با داشتن نیروهای داخلی و خواص مکانیکی فولاد می توان مقطع مناسب تیرآهن را طراحی کرد. هدف از طراحی مقطع انتخاب مقطعی است که بتواند نیروهای داخلی را با ضریب اطمینان مناسب تحمل کند و در عین حال اقتصادی نیز باشد. در طراحی مقطع تیرآهن موارد زیر مد نظر قرار می گیرند :

• مقاومت خمشی : مقطع تیرآهن باید مقاومت کافی در برابر لنگر خمشی داشته باشد. این مقاومت به ممان اینرسی (Moment of Inertia) مقطع و مقاومت خمشی فولاد بستگی دارد.
• مقاومت برشی : مقطع تیرآهن باید مقاومت کافی در برابر نیروی برشی داشته باشد. این مقاومت به سطح مقطع برشی و مقاومت برشی فولاد بستگی دارد.
• مقاومت کمانشی : تیرآهن های بلند و باریک ممکن است تحت تاثیر بار فشاری دچار کمانش شوند. کمانش موضعی (Buckling) می تواند در بال یا جان تیرآهن رخ دهد و کمانش کلی (Lateral-Torsional Buckling) می تواند کل تیرآهن را درگیر کند. برای جلوگیری از کمانش باید نسبت لاغری مقطع تیرآهن کنترل شود و در صورت نیاز از مهاربندی جانبی استفاده شود.
• کنترل تغییر شکل (خیز) : تغییر شکل تیرآهن تحت بار باید در محدوده مجاز استانداردهای مربوطه باشد. خیز زیاد می تواند باعث ترک خوردگی نازک کاری ایجاد ناراحتی برای ساکنین و اختلال در عملکرد اجزای غیرسازه ای شود. محدودیت خیز معمولاً به صورت کسری از طول دهانه تیرآهن بیان می شود.

۴. انتخاب نوع مقطع تیرآهن :

انواع مختلفی از مقاطع تیرآهن فولادی در صنعت ساختمان سازی استفاده می شوند که هر کدام ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند. رایج ترین انواع مقاطع تیرآهن عبارتند از :

• تیرآهن IPE : مقطع I شکل استاندارد اروپایی با بال های باریک و جان متوسط. کاربرد گسترده در اسکلت های فلزی ساختمان ها.
• تیرآهن INP : مقطع I شکل با بال های شیب دار و جان ضخیم تر نسبت به IPE. مناسب برای بارهای سنگین تر و دهانه های بزرگ تر.
• تیرآهن IPB (هاش) : مقطع H شکل با بال های پهن و جان ضخیم. مقاومت خمشی و برشی بالا مناسب برای ستون ها و تیرهای اصلی سازه های سنگین.
• تیرآهن نبشی : مقطع L شکل. کاربرد در اتصالات بادبندها و خرپاها.
• تیرآهن ناودانی : مقطع U شکل. کاربرد در قاب های در و پنجره تیرهای فرعی و سیستم های مهاربندی.
• تیرآهن سپری : مقطع T شکل. کاربرد در خرپاها و پوشش سقف ها.
• پروفیل های قوطی (مربعی و مستطیلی) : مقاطع توخالی با مقاومت پیچشی بالا. کاربرد در ستون ها تیرهای اصلی و سازه های فضایی.
• لوله ها : مقاطع دایره ای توخالی با مقاومت پیچشی و فشاری بالا. کاربرد در ستون ها پایه ها و سازه های دریایی.

انتخاب نوع مقطع تیرآهن به عواملی مانند بارهای وارده دهانه تیرآهن محدودیت های معماری ملاحظات اقتصادی و سهولت اجرا بستگی دارد.

کاربردهای صنعتی و مثال هایی از صنایع مختلف

محاسبه دقیق تیرآهن ساختمان در صنایع مختلفی کاربرد دارد و ایمنی و عملکرد سازه ها را تضمین می کند. برخی از کاربردهای صنعتی مهم عبارتند از :

• ساختمان سازی : رایج ترین کاربرد تیرآهن در ساخت اسکلت های فلزی ساختمان های مسکونی تجاری اداری و صنعتی است. تیرآهن ها نقش اصلی در تحمل بارهای ثقلی و جانبی و ایجاد فضاهای باز و وسیع در ساختمان ها را ایفا می کنند.
• پل سازی : در ساخت پل های فلزی تیرآهن ها به عنوان اجزای اصلی عرشه پل شاه تیرها و تیرهای میانی به کار می روند. محاسبات دقیق تیرآهن در پل سازی به دلیل اهمیت ایمنی و عمر طولانی پل ها بسیار حیاتی است. مثال های برجسته شامل پل های معلق پل های کابلی و پل های قوسی فولادی است.
• صنعت نفت و گاز و پتروشیمی : در این صنایع سازه های فلزی با تیرآهن ها برای ساخت سکوهای نفتی پالایشگاه ها واحدهای پتروشیمی مخازن بزرگ و خطوط لوله استفاده می شوند. مقاومت در برابر خوردگی و شرایط محیطی سخت از جمله ملاحظات مهم در طراحی تیرآهن های این صنایع است.
• صنعت حمل و نقل : در ساخت فرودگاه ها ایستگاه های قطار پایانه های مسافربری و انبارها از سازه های فلزی با تیرآهن ها استفاده می شود. دهانه های بزرگ و فضاهای باز مورد نیاز در این سازه ها استفاده از تیرآهن ها را اجتناب ناپذیر می سازد.
• صنعت نیروگاهی : در ساخت نیروگاه های حرارتی هسته ای و بادی سازه های فلزی با تیرآهن ها برای نگهداری تجهیزات سنگین توربین ها ژنراتورها و برج های خنک کننده به کار می روند.
• صنعت کشتی سازی : در ساخت کشتی ها و سکوهای دریایی از تیرآهن ها و پروفیل های فولادی با مقاومت بالا در برابر خوردگی و امواج دریا استفاده می شود.
• صنعت ماشین سازی و تجهیزات سنگین : در ساخت جرثقیل های سقفی ماشین آلات صنعتی تجهیزات معدن و سازه های فضایی از تیرآهن های خاص با مقاومت و سختی بالا استفاده می شود.

مثال های صنعتی :

• برج ایفل (فرانسه) : یک نمونه برجسته از سازه فلزی با استفاده گسترده از تیرآهن های پرچ شده.
• پل گلدن گیت (آمریکا) : یک پل معلق با استفاده از شاه تیرهای فولادی و کابل های بسیار قوی.
• ساختمان های بلندمرتبه (مانند برج خلیفه در دبی) : اسکلت های فلزی با استفاده از تیرآهن های هاش و پروفیل های قوطی با مقاومت بسیار بالا.
• سالن های بزرگ صنعتی و ورزشی : استفاده از تیرآهن های خرپایی و تیرهای ورق گیردار برای ایجاد دهانه های وسیع و بدون ستون میانی.

بررسی استانداردهای بین المللی و فناوری های پیشرفته مرتبط

محاسبه و طراحی تیرآهن ساختمان بر اساس استانداردهای ملی و بین المللی مدون انجام می شود. رعایت این استانداردها تضمین کننده ایمنی و کیفیت سازه های فولادی است. برخی از استانداردهای بین المللی مهم عبارتند از :

• آیین نامه AISC (American Institute of Steel Construction) : استاندارد آمریکایی برای طراحی سازه های فولادی که به طور گسترده در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد. AISC ۳۶۰ آیین نامه اصلی طراحی لرزه ای و غیر لرزه ای سازه های فولادی است.
• آیین نامه Eurocode ۳ (EN ۱۹۹۳) : استاندارد اروپایی برای طراحی سازه های فولادی که در کشورهای عضو اتحادیه اروپا و بسیاری از کشورهای دیگر اجرا می شود. Eurocode ۳ شامل بخش های مختلفی برای طراحی اعضا اتصالات و سازه های خاص است.
• آیین نامه BS ۵۹۵۰ (British Standards Institution) : استاندارد بریتانیایی برای طراحی سازه های فولادی که در گذشته بسیار رایج بود و هنوز هم در برخی مناطق استفاده می شود.
• استاندارد ISO ۲۳۹۴ (General principles on reliability for structures) : استاندارد بین المللی سازمان ISO برای اصول کلی قابلیت اطمینان سازه ها که چارچوبی برای طراحی سازه ها بر اساس احتمال خرابی ارائه می دهد.

علاوه بر استانداردها فناوری های پیشرفته نیز نقش مهمی در بهبود فرآیند محاسبه و طراحی تیرآهن ساختمان ایفا می کنند :

• نرم افزارهای مهندسی سازه (مانند SAP۲۰۰۰ ETABS Revit Structure) : این نرم افزارها امکان مدل سازی دقیق سازه ها تحلیل های پیچیده طراحی اتوماتیک مقاطع و تهیه نقشه های اجرایی را فراهم می کنند. استفاده از نرم افزارها سرعت و دقت محاسبات را به طور چشمگیری افزایش می دهد و امکان طراحی سازه های پیچیده تر و بهینه تر را فراهم می سازد.
• مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) : BIM یک رویکرد نوین در صنعت ساختمان سازی است که امکان ایجاد یک مدل دیجیتال سه بعدی از ساختمان را فراهم می کند. BIM نه تنها در طراحی سازه بلکه در کل فرآیند ساخت و بهره برداری از ساختمان از جمله مدیریت پروژه برآورد هزینه و نگهداری کاربرد دارد. در زمینه طراحی سازه BIM امکان هماهنگی بهتر بین تخصص های مختلف (معماری سازه تاسیسات) شناسایی زودهنگام تداخلات و بهینه سازی طراحی را فراهم می کند.
• فولادهای با مقاومت بالا (High Strength Steel) : توسعه فولادهای با مقاومت بالاتر امکان استفاده از مقاطع تیرآهن کوچک تر و سبک تر را فراهم کرده است. این امر منجر به کاهش مصرف فولاد کاهش وزن سازه و کاهش هزینه های حمل و نصب می شود. فولادهای با مقاومت بالا به ویژه در ساختمان های بلندمرتبه و سازه های با دهانه های بزرگ کاربرد گسترده ای دارند.
• اتصالات پیشرفته (Advanced Connections) : اتصالات جوشی و پیچی پیشرفته امکان ایجاد اتصالات قوی تر بادوام تر و با اجرای سریع تر را فراهم کرده اند. اتصالات پیش تنیده اتصالات اصطکاکی و اتصالات با استفاده از پیچ های پرمقاومت از جمله فناوری های نوین در اتصالات سازه های فولادی هستند.
• روش های طراحی مبتنی بر عملکرد (Performance-Based Design) : رویکردهای نوین طراحی سازه به جای تمرکز صرف بر مقاومت بر عملکرد سازه در برابر بارهای مختلف به ویژه بارهای زلزله تاکید دارند. طراحی مبتنی بر عملکرد امکان طراحی سازه های ایمن تر مقاوم تر و با عملکرد بهتر را فراهم می کند.

چالش ها و محدودیت های فنی

محاسبه و طراحی تیرآهن ساختمان با چالش ها و محدودیت های فنی متعددی روبرو است :

• پیچیدگی تحلیل سازه های بزرگ و نامنظم : تحلیل سازه های پیچیده با هندسه های نامنظم بارهای غیریکنواخت و شرایط تکیه گاهی متنوع می تواند بسیار چالش برانگیز باشد. نیاز به استفاده از نرم افزارهای پیشرفته و روش های تحلیل عددی پیچیدگی فرآیند طراحی را افزایش می دهد.
• عدم قطعیت در بارهای وارده : برآورد دقیق بارهای زنده بارهای باد و زلزله همواره با عدم قطعیت هایی همراه است. تغییرپذیری بارهای زنده ماهیت تصادفی بارهای باد و زلزله و محدودیت های مدل سازی دقیق شرایط محیطی باعث می شود که بارهای طراحی تقریبی باشند.
• مسائل مربوط به کمانش : کمانش موضعی و کلی تیرآهن ها از جمله پدیده های پیچیده و غیرخطی است که طراحی مقاطع را با چالش روبرو می کند. محاسبه دقیق ظرفیت کمانشی و طراحی برای جلوگیری از کمانش نیازمند دانش تخصصی و استفاده از روش های تحلیلی و تجربی است.
• خوردگی فولاد : فولاد در معرض خوردگی قرار دارد به ویژه در محیط های مرطوب و صنعتی. خوردگی می تواند باعث کاهش مقاومت و عمر مفید سازه های فولادی شود. حفاظت از فولاد در برابر خوردگی از طریق روش هایی مانند رنگ آمیزی گالوانیزاسیون و استفاده از فولادهای مقاوم به خوردگی ضروری است.
• مسائل مربوط به اتصالات : طراحی و اجرای اتصالات تیرآهن ها از جمله نقاط حساس در سازه های فولادی است. اتصالات باید بتوانند نیروهای داخلی را به درستی منتقل کنند و در عین حال از مقاومت و شکل پذیری کافی برخوردار باشند. اجرای نادرست اتصالات می تواند منجر به ضعف و گسیختگی سازه شود.
• محدودیت های اجرایی : اجرای سازه های فولادی نیازمند دقت و مهارت بالا در ساخت و نصب قطعات است. خطاهای اجرایی می تواند منجر به کاهش کیفیت و ایمنی سازه شود. کنترل کیفیت دقیق در تمام مراحل ساخت و نصب از جمله جوشکاری پیچ کاری و مونتاژ ضروری است.
• ملاحظات اقتصادی و پایداری : طراحی تیرآهن ساختمان باید با در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادی و پایداری انجام شود. انتخاب مقاطع بهینه کاهش مصرف فولاد استفاده از مصالح بازیافتی و طراحی برای عمر طولانی از جمله مواردی است که در طراحی پایدار سازه های فولادی مد نظر قرار می گیرد.

نکات کلیدی برای بهینه سازی و بهبود عملکرد

برای بهینه سازی و بهبود عملکرد محاسبات تیرآهن ساختمان و سازه های فولادی نکات کلیدی زیر باید مد نظر قرار گیرند :

• انتخاب فولاد مناسب : انتخاب نوع فولاد با توجه به شرایط محیطی بارهای وارده و الزامات طراحی بسیار مهم است. استفاده از فولادهای با مقاومت بالا در صورت امکان می تواند منجر به کاهش وزن سازه و صرفه جویی در هزینه شود.
• بهینه سازی مقاطع تیرآهن : انتخاب مقاطع بهینه از نظر شکل و ابعاد می تواند منجر به کاهش مصرف فولاد و بهبود عملکرد سازه شود. استفاده از مقاطع ورق گیردار مقاطع مختلط و مقاطع با شکل های خاص می تواند در برخی موارد مزایای قابل توجهی داشته باشد.
• طراحی اتصالات کارآمد : طراحی اتصالات قوی شکل پذیر و با اجرای آسان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بهینه سازی اتصالات می تواند منجر به کاهش وزن سازه بهبود عملکرد لرزه ای و کاهش هزینه های ساخت شود.
• مهاربندی مناسب : مهاربندی جانبی و موضعی تیرآهن ها نقش مهمی در جلوگیری از کمانش و افزایش پایداری سازه دارد. طراحی سیستم مهاربندی مناسب می تواند منجر به استفاده از مقاطع تیرآهن سبک تر و اقتصادی تر شود.
• توجه به جزئیات اجرایی : رعایت دقیق جزئیات اجرایی در نقشه ها و مشخصات فنی و کنترل کیفیت دقیق در تمام مراحل ساخت و نصب برای دستیابی به سازه های فولادی ایمن و با کیفیت ضروری است.
• استفاده از نرم افزارهای پیشرفته : بهره گیری از نرم افزارهای مهندسی سازه و BIM می تواند سرعت و دقت محاسبات را افزایش دهد امکان تحلیل های پیچیده تر و بهینه سازی طراحی را فراهم کند و فرآیند طراحی و ساخت را کارآمدتر سازد.
• طراحی مبتنی بر عملکرد : استفاده از روش های طراحی مبتنی بر عملکرد می تواند منجر به طراحی سازه های ایمن تر مقاوم تر و با عملکرد بهتر در برابر بارهای مختلف به ویژه بارهای زلزله شود.
• نگهداری و بازرسی دوره ای : انجام بازرسی های دوره ای و نگهداری مناسب از سازه های فولادی برای اطمینان از عملکرد صحیح و عمر طولانی آن ها ضروری است. بازرسی ها باید به صورت منظم و توسط افراد متخصص انجام شود و در صورت مشاهده هرگونه نقص یا آسیب اقدامات اصلاحی مناسب انجام گیرد.

نتیجه گیری علمی و تخصصی

محاسبه تیرآهن ساختمان یک فرآیند مهندسی پیچیده و چندوجهی است که نیازمند دانش تخصصی تجربه و استفاده از ابزارها و فناوری های مناسب است. دقت و صحت در این محاسبات نقش حیاتی در ایمنی پایداری و کارایی سازه های فولادی ایفا می کند. با پیشرفت فناوری و توسعه استانداردهای بین المللی روش های محاسبه و طراحی تیرآهن ساختمان به طور مداوم در حال بهبود و تکامل هستند. مهندسان سازه با بهره گیری از دانش روز استفاده از نرم افزارهای پیشرفته رعایت استانداردهای مربوطه و توجه به نکات کلیدی بهینه سازی می توانند سازه های فولادی ایمن اقتصادی و پایدار طراحی و اجرا نمایند که نیازهای جوامع بشری را به بهترین نحو برآورده سازند.

پرسش و پاسخ

۱. چه نرم افزارهایی برای محاسبه تیرآهن ساختمان استفاده می شوند؟

نرم افزارهای متعددی برای محاسبه و طراحی تیرآهن ساختمان در دسترس هستند که از جمله پرکاربردترین آن ها می توان به SAP۲۰۰۰ ETABS SAFE Tekla Structures و Revit Structure اشاره کرد. این نرم افزارها امکان مدل سازی سه بعدی سازه تحلیل استاتیکی و دینامیکی طراحی اعضا و اتصالات فولادی و بتنی تهیه نقشه های اجرایی و گزارش های محاسباتی را فراهم می کنند. انتخاب نرم افزار مناسب به نوع سازه پیچیدگی تحلیل و نیازهای پروژه بستگی دارد. برای پروژه های ساده تر نرم افزارهای عمومی تر مانند SAP۲۰۰۰ و ETABS کافی هستند در حالی که برای پروژه های پیچیده تر و پروژه های BIM محور نرم افزارهایی مانند Revit Structure و Tekla Structures مناسب ترند.

۲. مهم ترین انواع بارهایی که در محاسبه تیرآهن ساختمان در نظر گرفته می شوند کدامند؟

مهم ترین انواع بارهایی که در محاسبه تیرآهن ساختمان در نظر گرفته می شوند عبارتند از :

• بار مرده (Dead Load) : وزن دائمی اجزای سازه مانند وزن خود تیرآهن سقف کف دیوارها و تاسیسات ثابت.
• بار زنده (Live Load) : بارهای موقتی و متغیر مانند وزن افراد اثاثیه تجهیزات متحرک برف و باران. مقدار بار زنده بر اساس کاربری ساختمان و استانداردهای مربوطه تعیین می شود.
• بارهای باد (Wind Load) : فشاری که باد بر سطح ساختمان وارد می کند. محاسبه بار باد به سرعت باد منطقه شکل ساختمان و ارتفاع آن بستگی دارد.
• بارهای زلزله (Seismic Load) : نیروهای ناشی از زلزله که به سازه وارد می شوند. محاسبه بار زلزله به موقعیت جغرافیایی ساختمان نوع خاک و مشخصات دینامیکی سازه بستگی دارد.

در برخی موارد بارهای دیگری مانند بار برف بار باران بار حرارتی بار ضربه و بار انفجار نیز ممکن است بسته به شرایط پروژه در محاسبات تیرآهن ساختمان در نظر گرفته شوند.

۳. چگونه می توان ابعاد مناسب برای تیرآهن ساختمان را انتخاب کرد؟

انتخاب ابعاد مناسب برای تیرآهن ساختمان یک فرآیند تکراری است که شامل مراحل زیر می شود :

1. تعیین بارهای وارده : محاسبه دقیق بارهای مرده زنده باد و زلزله.
2. تحلیل اولیه سازه : انجام یک تحلیل تقریبی برای تخمین نیروهای داخلی (لنگر خمشی و نیروی برشی) در تیرآهن ها.
3. انتخاب مقطع اولیه : بر اساس نیروهای داخلی تخمین زده شده یک مقطع تیرآهن مناسب (مانند IPE INP IPB) به صورت اولیه انتخاب شود. این انتخاب معمولاً بر اساس تجربه مهندسی و جداول مشخصات مقاطع فولادی انجام می گیرد.
4. کنترل مقاومت مقطع : محاسبه مقاومت خمشی برشی و کمانشی مقطع انتخاب شده و مقایسه آن با نیروهای داخلی محاسبه شده. مقاومت مقطع باید با ضریب اطمینان مناسب از نیروهای داخلی بیشتر باشد.
5. کنترل تغییر شکل (خیز) : محاسبه خیز تیرآهن تحت بارهای سرویس و اطمینان از اینکه خیز در محدوده مجاز استانداردهای مربوطه قرار دارد.
6. بهینه سازی مقطع : در صورت لزوم مقطع تیرآهن را تغییر داده و مراحل ۴ و ۵ را تکرار کنید تا به یک مقطع بهینه از نظر مقاومت خیز و اقتصادی بودن برسید.

در عمل این فرآیند با استفاده از نرم افزارهای مهندسی سازه انجام می شود. نرم افزارها امکان تحلیل دقیق تر سازه طراحی اتوماتیک مقاطع و انجام کنترل های مختلف را به صورت سریع و کارآمد فراهم می کنند.

منبع : https://jahansanatnews.ir/?p=482090