تاریخچه ای کوتاه از تیر ها

[Mahnaz.D 61915]

تا هنگامی که ساخت چدن در مقیاس وسیع میسر گشت ، تنها ماده ای که برای تیرهای به کار می رفت همانا چوب بود ( البته به جز سنگ که به علت مقاومت کششی کمی که دارد بسیار غیر اقتصادی و غیر عملی است ) استفاده از تیر های چدنی در ساختمانها در حدود اواخر قرن 18 آغز شد . در سال 1801 " جیمز وات " تیر هایی از جنس چدن به دهانه حدود 4 متر را برای کارخانه پنبه لانکاشایر انتخاب کرد . تیر های چدنی به دهانه تقریبا 5/12 متر در احداث موزه بریتانیا در لندن به کار رفته است.

 

نخستین کاربرد تیر های چدنی بیش از آن که بر اساس محاسبات ریاضی باشد ، نتیجه آزمون و خطا بود و معمولا قبل از خروج از کارگاه ریخته گری آنها را تحت اثر یک بار آزمایشی قرار می دادند . محققین بسیاری از جمله "ویلیام فربرن " و " ایتون ها کینسون " آزمایشاتی را د جهت تعیین اقتصادی ترین شکل برای مقاطع تیرهای پدنی به عمل آوردند و تیرهای کینسون که بعد از حدود سال 1830 عموما از آن استفاده می شد .

 

 

چدن ماده ای ترد ( شکننده ) بوده و مقاومت آن در فشار خیلی بیشتر از کشش است.بنابراین مقدار چدنی که برای جذب تنش های فشاری ناشی از خمش لازم است خیلی بیشتر از آن مقدار است که جهت گرفتن تنشهای کششی مورد نیاز می باشد .

به علت خاصیت تردی یا شکنندگی و سایر خواص چدن و نیز به علت عدم اطلاعات کافی در باره تئوری سازه ها گاهی سازه های چدنی مقاومت خود را از دست می دادند . ولی با این وجود بایستی افزود که بسیاری از سازه ها نیز استوار باقی می مانند که از آن جمله می توان ساختمان طراحی شده توسط "جیمز پکستون " را که برای برپایی نمایشگاه بزرگ سال 1851 در هاید پارک لندن ساخته شد نام برد . این ساختمان را که از نخستین نمونه های پیش ساختگی در مقیاس وسیع بود پس از پایان کار نمایشگاه از هم جدا کرده و آن را مجددا با اسم "کریستال پالاس " در محله ای به نام پنج بنا ساختند که بعد ها در سال 1936 در طی یک آتش سوزی از بین رفت.

تقریبا در اواسط قرن نوزدهم چدن به تدریج جای خود را به آهن کار شده داد . آهن کار شده فلزی نرم و تغییر شکل پذیر بوده و در حالت کشش مقاومت آن بیشتر از چدن است . همچنین در مقابل ضربه دارای آسیب پذیری کمتری است . به علت هزینه بیشتری که ساخت آهن کار شده در بر دارد ، این فلز به طور کامل به جای چدن برای تهیه تیر های طیقات ساختمان مورد استفاده قرار نگرفت هر چند پس از سال 1840 تمایل به استفاده از آهن کار شده برای تیر ها رو به شدت نهاد ولی چدن همچنان برای ستون ها به کار می رفت .

آهن کار شده بنا به دلیل روش ساخت آن برای انجام عملیات نورد تیرهای بزرگ به صورت یکپارچه مناسب نیست . با روش هایی که "بسمر" و " زیمنس مارتین " برای ساخت فولاد ابداع کردند و به علت قوی تر ( مقاوم تر ) بودن فولاد نسبت به آهن کار شده به تدریج فولاد مورد بهره برداری قرار گرفت . احتمالا آخرین سازه بزرگ از جنس آهن کار شده در اروپا برج ایفل بود که در سال 1879 با استفاده از تقریبا 7300 تن از این فلز در پاریس بنا شد .

 

نورد تیرهای از جنس فولاد برای نخستین بار در سال 1885 توسط شرکت انگلیسی به نام "دوران لانگ" انجام گرفت که بزرگترین پروفیل تولیدی آن به عمق 16 اینچ ( یعنی حدود 41 سانتی متر بود ) . امروزه در کشور های مختلف جهان تیرهای استاندارد به ابعاد و مقاطع مختلف ساخته می شوند. مپلا بزرگترین تیر های استاندارد آلمان به عمق حدود 100 سانتی متر و عرض 30 سانتی متر ، کوچکترین آنها به عمق 8 سانتی متر و عرض 5/4 سانتی متر می باشد.

به عنوان مثال : تیر استاندار انگلیسی 24 اینچ با عرض 5/7 اینچ در صورتی که دو انتهای آن به طور آزاد ( یعنی بر روی تکیه گاهی ساده ) با دهانه 5/9 متر قرار داشته باشد ، قادر است با اطمینان باری کلا حدود 46 تن را به طور یکنواخت بر روی طول آن وارد می آید را تحمل کند .

 

منبع: کتاب رفتار اجزاء سازه ها -ترجمه : مهندس مجید بدیعی