همه‌چیز درباره تیرآهن

بی‌شک یکی از مهم‌ترین مواد به کار رفته در ساخت و سازها، تیرآهن می‌باشد. تولید تیرآهن H شکل (تیر آهن بال پهن IPB)، باعث تحول بزرگی در صنعت فولاد گردید و در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار گرفت!
در این مقاله قصد داریم شما را با انواع تیر آهن و نکات پیرامونی آن آشنا کنیم؛ پس با ما همراه باشید.

مقطع فولادی پرکاربرد؛ تیرآهن

تیرآهن، مهم ترین و اساسی‌ترین نوع پروفیل ساختمانی است که وظیفه اصلی آن، تحمل تنش‌های حاصل از نیروی برشی و لنگر خمشی ناشی از بارگذاری در سازه است.

این محصول یکی از پرکاربردترین انواع آهن آلات می‌باشد که بیشترین استفاده در ساختمان سازی را دارد و با توجه به این امر خرید آن نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.

تیر آهن‌های IPE یا همان تیر آهن‌های I شکل به عنوان مصالح پایه و رایج در ساختمان سازی‌ها و ساخت و سازها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
شرکت Bethehem، شرکتی آمریکایی بود که نخستین بار این نوع تیرآهن را ایجاد کرد و توانست جایگاه بسیار مهمی را در ساخت و سازهای مهم، مانند پل سازی، ساخت آسمان خراش و … ایفا کند.
تیرآهن‌ها نیز مانند سایر مواد و مصالح دارای انواع مختلفی هستند و در ساخت و طراحی آن‌ها استانداردهای مختلفی رعایت می‌گردد.

در ابتدا لازم است دو اصطلاح مهم درباره ساختار تیرآهن را به صورت مختصر توضیح دهیم :
جان تیرآهن: همان طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید، به قسمت اصلی و بخش میانی تیرآهن، جان تیرآهن می گویند.
بال تیرآهن: به کناره‌ها و لبه‌های یک تیرآهن، بال تیرآهن می‌گویند.

فرآیند تولید تیرآهن

تیرآهن محصولی فولادی است که به روش فرآیند نورد گرم تولید می‌شود و مقطع عرضی معینی را دارد (قسمت میانی تیرآهن را جان و دو لبه‌ موازی را بال می‌نامند). تیرآهن همچنین، مهم‌ترین پروفیل ساختمانی است که در سازه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

مراحل تولید تیرآهن به این شکل است که ابتدا کوره‌هایی برای انجام عملیات با دمای 1100 درجه سانتی‌گراد در نظر می‌گیرند. در مرحله بعد شمش‌ها توسط یک جک هیدرولیکی در ردیف‌های تعیین شده در داخل کوره‌ها قرار می‌گیرند.

سپس عملیات نورد توسط جریان گردآبی آماده می‌شوند. اکنون با رسیدن دمای شمش‌ها به میزان مورد نظر به سمت خط تولید ارسال می‌شوند. شمش‌های پخته شده به سمت مرحله‌ رافینگ ارسال می‌شوند.

در مرحله رافینگ قطر شمش‌ها کاهش و طول آن‌ها افزایش می یابند. در پایان از قیچی متراژ جهت برش محصولات تولید شده استفاده می‌کنند. محصولات تولیدی طبق استانداردهای موجود برش داده می‌شوند، سپس در بندیل‌هایی با وزن‌های معینی بسته‌بندی می‌شوند. لازم به ذکر است که  نبشی، ناودانی و میلگرد نیز با روش نورد گرم تولید می‌شوند.

روش‌های برش تیرآهن

همان‌طور که بیان شد از قیچی‌های متراژ برای برش محصولات استفاده می‌کنند، برای برش تیرآهن از دو روش زیر استفاده می‌شود:

• برش به روش کوپال: این روش توسط دستگاه قطع کن سنگین که مجهز به برش گیوتین است انجام می پذیرد به این صورت که محصول را در امتداد خط منکسر قطع می‌نماید.
• برش به روش برنول: به وسیله‌ لوله‌ برنول که شعله‌ بنفش رنگی از گاز استیلن و اکسیژن تولید شده را منتشر می‌نماید، برش صورت می گیرد.

انواع تیرآهن

جالب است بدانید که از تیرآهن‌ها در ساختمان‌سازی، به صورت ستون، خرپا، نعل درگاه، تیر در پوشش سقف‌ها و پل‌های لانه زنبوری استفاده می‌شود.

تیرآهن‌ها در انواع مختلفی تولید می‌شوند که پرکاربردترین و معروف‌ترین آنها به صورت زیر می‌باشند.

1. تیرآهن (IPE)، که این تیرآهن طبق استاندارد اروپا تولید می شود.
2. تیرآهن( INP)، که استاندارد کارخانجات صنعتی چین و روسیه می باشد.
3. تیرآهن (IPB)، بال پهن یا هاش(H)
4. تیرآهن لانه زنبوری

تیرآهن ها براساس نسبت بال و عرض‌ها دسته‌بندی شده است در زیر خصوصیات و شکل ظاهری این نوع از تیرآهن‌ها به طور کامل شرح داده شده است.

تیرآهن نیم پهن (IPE)

این پروفیل به تیرآهن نیم پهن یا سبک معروف است و شباهت زیادی با INP دارد؛ با این تفاوت که ضخامت جان آن کمتر و عرض بال آن از نوع معمولی بیشتر است. در ایران تولیدات این نوع تیرآهن را که با علامت اختصاری  IPE نشان می دهند زیاد است. اندازه استاندارد این محصول به این شکل است که ۸ تا ۱۶ متر طول دارد و ارتفاع آن بین ۸۰ ، ۱۰۰ تا ۶۰۰ میلی متر متغیر است و عرض آن از ۴۶ میلی متر شروع می شود و تا ۲۲۰ میلی متر ادامه دارد.

تیرآهن اروپایی (INP)

این نوع تیرآهن در بازار ایران به تیرآهن معمولی معروف است و همچنین به عنوان تیرآهن نرمال یا پروفیل نرمال نیز شناخته می شود. تیرآهن معمولی و البته استاندارد I شکل، بر طبق استانداردهای اروپا تولید شده و ضخامت بال آن ثابت می باشد.

علامت اختصاری این محصول INP است که در ساخت ستون و خرپاها از آن استفاده می کنند. اندازه این محصول را می توان این گونه شرح داد که طول با علامت اختصاری m مشخص می شود و بین ۸ تا ۱۶ متر است. ارتفاع را با حرف h نشان می دهند که به ترتیب ۸۰ ، ۱۰۰ ، ۱۲۰ تا ۶۰۰ میلی متر ارتفاع دارد و عرض را با علامت b نشان می دهند که در عرض های متفاوتی مانند ۴۲ ، ۵۰ ، ۵۸ تا ۲۱۵ میلی متر تولید می شود. اگر بر روی یک تیرآهن INP16 حک شده بود به این معناست که ارتفاع آن ۱۶ سانتی متر یا ۱۶۰ میلی متر و از نوع تیرآهن معمولی می باشد.

تیرآهن بال پهن یا هاش

از نظر وزن، تیرآهن بال پهن سبک تر از دو نوع دیگر است و اندازه بال با ارتفاع برابر است. مقاطع آن ساده می باشند و به عنوان ستون در تیرها و خرپاها استفاده می شود. اگر بر روی تیر آهنی علامت اختصاری IPBL بود به این معناست که تیرآهن بال پهن سبک وزن است و اگر به صورت IPBV حک شده بود یعنی تیرآهن بال پهن سنگین وزن است. نام دیگر این نوع از تیرآهن ها به دلیل شکل ظاهری متفاوت یعنی داشتن بال عریض، هاش یا (H انگلیسی) است.

این تیرآهن به سه نوع بال پهن سنگین (HEB) و بال پهن سبک (HEA) و تیر آهن سنگین TPB تقسیم می شود.
معمولا در اندازه های 100 تا 1000 میلیمتری تولید می گردد.

تیرآهن لانه زنبوری

یک نوع دیگر از تیرآهن‌ها، تیرآهن لانه زنبوری است. برای اینکه این تیرآهن بتواند لنگر خمشی را به میزان بیشتری تحمل کند، جان آن را به شکل ذوزنقه برش داده و به هم جوش می‌زنند.

این کار موجب می‌شود ارتفاع تیر افزایش پیدا کرده و در نتیجه ممان اینرسی مقطع افزایش پیدا کند‌. این نوع تیرآهن در جان خود دارای حفره‌‌های تو خالی می‌باشد که به شکل لانه‌ زنبور دیده می‌شود؛ به همین دلیل به آن‌ها تیرآهن لانه زنبوری گفته می‌شود. 

اگر به تصویر زیر که مربوط به تیرآهن لانه زنبوری است دقت کنید، علت نامگذاری این نوع تیر آهن را خواهید فهمید.

مزایا

با تبدیل تیرآهن معمولی به تیرآهن لانه زنبوری، می‌توان تیرآهن با ارتفاع بیشتر، قوی‌تر و هم وزن تیرآهن اصلی ایجاد کرد.
از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر است، چراکه وزن مصالح ایجاد شده در این نوع تیرآهن کمتر می‌شود.
از فضاهای خالی ایجاد شده در جان تیرآهن زنبوری می‌توان لوله‌های تاسیساتی و برق را عبور داد.

معایب

عدم تحمل تیرآهن‌های زنبوری در محل تکیه‌گاه‌های پل به ستون.

برای بررسی قیمت تیرآهن ناب تبریز روی لینک کلیک کنید.

انواع تیرآهن‌ها بر اساس عملکرد

تیر اصلی: این نوع تیرها به ستون‌ها متصل می‌شوند. نقش اساسی این نوع تیر، انتقال بار از تیرهای فرعی به سمت ستون‌ها است.
تیر فرعی: تیر افقی می‌باشد که به تیرهای اصلی متصل شده است. عملکرد این تیرها به صورتی است که بار را به تیر اصلی منتقل می کند. البته باید توجه داشت که این نوع تیرها به صورت مستقیم به ستون‌ها متصل نگردیده‌ باشند.
تیر کلاف: این نوع تیر به دو تیر عرضی که در سقف و خرپای ستون‌ها قرار گرفته‌اند، متصل می‌باشد. وظیفه تیر کلاف انتقال بار تیر عرضی به ستون‌ها می باشد. این نوع تیر در خرپای سقف به طور عمومی به کار برده نمی‌شود.

مزایا و معایب استفاده از تیرآهن

تیر آهن ها نیز مانند همه مواد و مصالح مصرفی، معایب و مزایای خاص خود را دارند و می بایست متناسب با شرایط و کاربرد، به کار گرفته شوند.

در زیر سعی کردیم معایب و مزایای استفاده از تیر آهن را بیان کنیم:

فواید استفاده از تیرآهن در ساختمان سازی

1. امکان توسعه سازه بعد از اتمام پروژه
2.  امکان اتصال چند قطعه به یکدیگر وجود دارد.
3. قطعاتی در کارخانه به صورت پیش ساخته هستند.
4. اجرا و نصب آن ها با سرعت بالایی انجام می گیرند.
5. نسبت به بتن فضای کمتری را اشغال می کند.
6. در ارتفاع زیاد مورد استفاده می باشند.

معایب تیرآهن در ساختمان سازی

عیب در دمای زیاد: با افزایش دما، مقاومت ساختمان فلزی کاهش می یابد. اگر دمای اسکلت فلزی از ۵۰۰ درجه به ۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد تعادل ساختمان به خطر می افتد.

خوردگی و فساد تیرآهن در مقابل عوامل خارجی: قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و ابعاد آن کاهش می یابد و محافظت و مخارج نگهداری  آن زیاد است.
تمایل قطعات فشاری به کمانش: یکی دیگر از عیوب تیرآهن تمایل به کمانش در قطعات فلزی است. به این دلیل که قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولآ کوچک است .

جوش نامناسب: در ساختمان های فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش، پرچ و پیچ انجام می گیرد. استفاده از پیچ و مهره و تهیه و ساخت قطعات در کارخانجات، بسیار فنی و اقتصادی می باشد.

البته در کشور ما، برای ساختمان های متداول چنین امکانی وجود ندارد. اتصال با جوش به علت عدم مهارت کافی جوشکاران، استفاده از ماشین الات قدیمی، عدم کنترل توسط مهندس ناظر،هزینه بر بودن آزمایش جوش و غیره بزرگترین ضعف به شمار می آید.

انواع استانداردهای ساخت تیرآهن

شرکت های سازنده تیر آهن ، از استانداردهای مشخصی در ساخت آن استفاده می کنند.

از 3 استاندارد IPE ، INP و IPB عمدتا در ساخت تیر آهن ها استفاده می شود  که در زیر جزییات بیشتری از این استانداردها بیان می گردد :

استاندارد IPE

 استاندارد رایج در تولید تیر آهن در کشورهای اروپایی و ایران

- ضخامت بالهای آن یکنواخت می باشد.

- معمولا در ارتفاع های 80 تا 600 میلیمتری تولید می گردند.

- ضخامت بال آن ثابت بوده و تیرآهن های ایجاد شده در این استاندارد،  به صورت I شکل می باشند.

استاندارد INP

- استاندارد رایج در تولید تیر آهن در کشورهای چین و روسیه

- برخلاف استاندارد IPE، دو بال تیر آهن های ایجاد شده در این استاندارد شیب ملایمی دارند.

- معمولا در ارتفاع های 80 تا 600 میلیمتری تولید می گردند.

استاندارد IPB

طول بال ها در این تیر آهن ها، نسبت به تیرآهن های استاندارد IPE افزایش یافته است.

به این استاندارد، استاندارد "بال پهن" نیز می گویند. 

انواع تیرآهن‌های وارداتی موجود در بازار ایران

هم اکنون در بازار ایران هر دو نوع استاندارد تیرآهن وجود دارد. تیرآهن های IPE وارداتی بیشتر مربوط به کشورهای لهستان، اسپانیا، آلمان و همچنین کشور کره می باشد.

البته تیرآهن نوع  IPE کشور چین و روسیه نیز در بازار موجود است، ولی با توجه به اینکه این دو کشور از هر دو نوع استاندارد تیرآهن تولید نموده اند، لذا مصرف کنندگان محترم بعضی مواقع در تشخیص IPE یا INP بودن محصول این دو کشور دچار مشکل شده و بسیار پیش آمده که پس از خرید و تخلیه کالا در محل ساخت و یا بدتر از این، پس از نیمه ساخت متوجه شده اند که تیرآهن‌های مورد استفاده آنها از نوع INP بوده است، حال آنکه نقشه آنها بر اساس IPE طراحی شده و دچار ضرر و زیان می گردند. البته اگر نقشه در ابتدا بر اساس INP طراحی شده باشد عکس این قضیه نیز صادق است. 

جمع‌بندی

در این مقاله سعی کردیم شما را با تیرآهن، انواع آن و کاربردهای این سازه مهم و حیاتی در ساخت و سازها آشنا کنیم. شما همراهان گرامی می‌توانید برای دسترسی به قیمت تیرآهن به وب‌سایت عصرآهن مراجعه کنید.

همچنین برای خرید انواع تیرآهن از طریق شماره 0414180 در تماس باشید.

امیدواریم مطالب بیان شده، مفید واقع شده باشد.