تیرآهن یکی از مهم ترین و پرکاربردترین پروفیل های مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز است که وظیفه آن تحمل تنش های حاصل از نیروی برشی و لنگر خمشی است.
این محصولات به واسطه فرآیند نورد گرم تولید می شوند و به دو بخش جان و بال تقسیم می گردند. بخش میانی یا قسمت اصلی تیر آهن را جان و لبه ها و کناره های آن را بال می نامند.
این محصول پرکاربرد در صنعت ساخت و ساز با توجه به نسبت بال و عرض ها به دسته های متفاوتی تقسیم می شوند. در ادامه این متن از ساختمانچی با ما همراه باشید تا با انواع، کاربرد و هرچیزی که به تیر آهن مربوط است آشنا شوید.
تیرآهن چیست؟
تیر آهن را می توان یکی از المان های اصلی در مجموعه مواردی دانست که برای ساختمان سازی از آن استفاده می شود. این المان فلزی یک پروفیل معروف می باشد که سطح مقطعی به شکل حروف انگلیسی H و I دارند و از آلیاژهای مختلف فولاد تولید می شود.
اصلی ترین جز در ساخت ساختمان های اسکلت فلزی، تیر آهن می باشد و به طور کلی می توان ساختمان سازی اسکلت فلزی را بدون وجود تیر آهن غیرممکن دانست.
اما وظیفه تیر آهن چیست؟ وظیفه اصلی تیرآهن به طور کلی تحمل و انتقال بارهایی است که بر ساختمان وارد می شود اما از تیر آهن هم چنین در طراحی ستون، خرپا و تیرها استفاده می شود.
انواع تیرآهن
تیر آهن ها با توجه به شکل ظاهری و خصوصیات مکانیکی که دارند به دسته های مختلفی تقسیم می شوند که از نمونه های آن می توان به INP,IPB, IPE و CPE اشاره کرد. در ادامه به معرفی این موارد خواهیم پرداخت.
تیرآهن فایکو
تیرآهن فایکو، به عنوان یکی از محبوب ترین گزینه‌ها در پروژه های ساختمانی، برای کاربرانی که به استحکام و کیفیت اهمیت می‌دهند، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این تیرآهن توسط شرکت فولاد البرز ایرانیان (فایکو) با استفاده از مواد اولیه باکیفیت و مطابق با استانداردهای بین‌المللی تولید می شود. ویژگی های بارز این تیرآهن شامل دوام بالا و ابعاد دقیق است که آن را برای استفاده در اسکلت های فلزی و سوله ها ایده‌آل می سازد.
تیرآهن INP
این تیر آهن ظاهری شبیه به l داشته و مطابق با استانداردهای روسیه و چین تولید می شود. ضخامت بال این تیر آهن با فاصله از جان یا قسمت اصلی تیر آهن کاهش می یابد. از ویژگی این تیرآهن می توان به نازکی بال ها در ابتدا و ضخیم شدن آن در انتهای تیر اشاره کرد.
تیرآهن IPE
تیرآهن IPE که با نام تیر آهن معمولی نیز معروف است، نیز همانند تیر آهن INP ظاهری شبیه به l دارد و مطابق با استانداردهای اروپا تولید می شود.
بال این نوع تیرآهن ضخامت ثابتی دارد بدین معنی که ضخامت بال های ابتدایی و انتهایی آن ها یکسان است. سازه های تولیدشده در ایران نیز با همین استاندارد تولید می شوند.
هر دو نوع مذکور هم در ایران تولید و هم به بازارهای جهانی صادر می شوند. اما به این نکته توجه کنید که هر دو نمونه تیر آهن شباهت بسیار زیادی به یکدیگر دارند و ممکن است با یکدیگر اشتباه شوند پس حواستان را جمع کنید!
تیرآهن IPB
تیر آهن IPB که با نام تیرآهن بال پهن نیز شناخته می شود به دو نوع بال پهن سبک یا HEA و بال پهن سنگین HEB تقسیم می شوند. طول بال ها در این تیر آهن بیشتر از طول بال ها در تیرآهن IPE است.
اندازه بال این پروفیل با ارتفاع آن برابر بوده و مقطع ساده ی آن برای تهیه ستون استفاده می گردد. این تیرآهن برحسب ضخامت به دو دسته تقسیم می شوند. از این نوع تیرآهن ها در مجتمع های بزرگ تجاری، سوله و… استفاده می شود.
بهترین پروفیل نوردشده برای ستون، تیر آهن بال پهن IPB یا قوطی مربع شکل است، چرا که از نظر مقاومت بهتر از مقاطع ديگر عمل می كند. علاوه بر اين در اكثر شرايط اجرايی، اتصال تيرها به راحتی روی آن ها انجام می شود.
هاش HEB همان طور که گفتیم سنگین است و این بدان معنی است که این نوع تیرآهن بال پهن داری بال ضخیم تری نسبت به تیر آهن HEA است.
تیرآهن CPE
تیر آهن CPE که با نام های لانه زنبوری و شبکه ای نیز شناخته می شود، در شکل های مختلفی تولید می شود. وقتی که به این محصول نگاه می کنید در پهنای جان این تیرآهن خانه های توخالی به شکل پنج ضلعی است.
با تبدیل تیر آهن معمولی به تیر آهن زنبوری تیر آهنی با ارتفاع بیشتر، قوی تر و هم وزن تیر آهن اصلی ایجاد می گردد که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود. وظیفه اصلی تیر آهن لانه زنبوری این است که تیر بتواند لنگر خمشی بزرگ تری را در مقایسه با تیر نوردشده اولیه تحمل کند.
تیرآهن دوبل
تیرآهن دوبل، روشی موثر برای افزایش استحکام و مقاومت سازه ها است. این تیرآهن شامل اتصال دو تیرآهن به صورت موازی است که به کمک جوش، پیچ و مهره یا تسمه انجام می گردد. تیرآهن دوبل در پروژه های سنگین مانند پل سازی و ساخت برج ها استفاده می شود و نقش مهمی در ایمنی و پایداری ساختمان ها ایفا می کند.
سایر تیرآهن ها
تیر چوبی
تیرهای چوبی به طور افقی بین دو پایه در خرپای چوبی استفاده می شوند. این نوع تیرها به طور معمول در ساخت سقف های چوبی خانه‌ها به کار می‌روند. ساختار تیر چوبی به گونه ای است که ستون ها به عنوان پایه های آن عمل کرده و از تیرهای چوبی پشتیبانی می کنند.
در ساختمان های قدیمی که از قاب چوبی استفاده می شود، تیر چوبی همچنان به عنوان جزء مهمی از ساختار شناخته می شود. اگر این مصالح به درستی نگهداری شوند، دوام و استحکام بالایی خواهند داشت.
تیر بتن مسلح
تیرهای بتنی مسلح یکی از رایج‌ترین انواع تیرآهن در صنعت ساخت و ساز به شمار می آیند. این تیرها از بتن سیمانی ساده به همراه میلگردهای آرماتور تشکیل می شوند. کاربرد این نوع تیرآهن ها در اکثر ساختمان ها قابل مشاهده است و به دلیل کارایی بالا و هزینه مناسب، بسیار محبوب هستند.
تیر استیل
تیرآهن های فولادی در بسیاری از سازه ها نظیر انبارها، برج ها و ساختمان های صنعتی استفاده می شوند. تیرهای فولادی نوع I به دلیل ویژگی های مکانیکی قوی و توانایی تحمل بارهای سنگین، گزینه مناسبی برای پروژه های بزرگ به شمار می آیند.
تیر کامپوزیت
این نوع تیرآهن از ترکیب دو ماده مختلف تشکیل می شود و معمولاً در ساختمان های مدرن مورد استفاده قرار می گیرد. تیر کامپوزیت شامل فولاد و بتن است و با هدف بهبود عملکرد و افزایش قدرت تحمل بار طراحی گردیده است.
تیرآهن ثابت
تیرآهن ثابت دارای دو سر کاملاً ثابت است و به همین دلیل حرکات چرخشی آن کنترل می شود. این نوع تیر برای تحمل فشار بالا طراحی شده و معمولاً در سازه های بلند و صنعتی به کار می رود.
تیرآهن کنسولی
تیرآهن های کنسولی طراحی خاصی دارند که به یکی از انتهای خود اجازه می دهد فراتر از تکیه گاه برود. این نوع تیر معمولا در طراحی بالکن ها و سایه ها استفاده می‌شود و به دلیل ویژگی های آن، برای انتقال بار به صورت موثری عمل می کند.
تیرآهن پیوسته
تیرآهن پیوسته شامل چندین دهانه و تکیه گاه است که به صورت مداوم در طول سازه قرار می گیرد. این تیر معمولاً در ساخت پل ها و پروژه های عمرانی که نیاز به ساختارهای با بیش از دو تکیه‌گاه دارند، به کار می‌رود.
تیر خرپا
تیر خرپا به عنوان یکی از اجزای کلیدی در ساخت سوله های کارگاهی و انباری با دهانه های وسیع و فضای آزاد مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع تیر به دلیل طراحی خاص خود، می تواند بارهای سنگین را به خوبی پشتیبانی و از فضاهای باز استفاده کند.
تیرآهن مستطیل شکل
تیرآهن های مستطیلی به عنوان یکی از رایج ترین انواع تیرآهن های ساختمانی شناخته می شوند. در این مقطع، نیروی تنش در قسمت پایین و نیروی فشار در قسمت بالا وجود دارد، به همین دلیل پایین تیر نسبت به بالای آن مستحکم تر طراحی می‌شود.
تیرآهن مقطع T
معمولاً به صورت یکپارچه با دال های بتن آرمه تولید می شوند. این تیرآهن ها بهبود قابل توجهی در مقاومت فشاری بتن ایجاد می کنند و قابلیت های سازه ای بیشتری را فراهم می سازند.
تیرآهن مقطع I
این نوع تیرآهن به طور گسترده در ساخت سازه های فولادی مورد استفاده قرار می گیرد. این مدل تیر به دلیل توانایی مقاومت در برابر نیروهای خمشی و حفظ یکپارچگی سازه، از اهمیت بالایی برخوردار است. تیرآهن های I بر اساس استانداردهای کارخانه ای تولید می شوند و در بسیاری از پروژه های مهندسی کاربرد دارند.
تیرآهن مقطع C
تیرآهن مقطع C، به دلیل شکل خاص خود، اغلب در کاربردهای ساختاری مختلف به کار می‌رود. این تیرآهن ها به استحکام و حمایت از سازه ها کمک می کنند.
تیر بتنی پیش تنیده
تیرهای بتنی پیش تنیده به گونه ای طراحی می شوند که پیش از نصب، تحت تنش قرار گیرند. این نوع تیر به ساختار سبک تر و نازک تری منجر می شود و می تواند مسافت های بیشتری را نسبت به تیرهای بتن آرمه پوشش دهد.
تیر بتنی پیش ساخته
تیرهای پیش‌ساخته در شرایط تحت کنترل و در کارخانه تولید می شوند و پس از انجام آزمایش کیفیت، به محل پروژه منتقل می شوند. این نوع تیر نیاز به ریخته گری در محل را کاهش می دهد و زمان ساخت را تسریع می کند.
تیرآهن لینتل
تیرآهن لینتل نقش حیاتی در انتقال بار از بالای در و پنجره به دیواره های کناری دارد. این تیرآهن ها معمولاً در قسمت های بالایی ساختار قرار می گیرند و بخشی از استحکام کلی ساختمان محسوب می شوند.
تیر بتنی ریخته گری درجا
این تیرآهن ها در محل ساخت و با استفاده از قالب های مشخص، ریخته گری می شوند. بتن تازه در قالب ریخته می شود و سپس با استفاده از ماشین های ارتعاشی، متراکم می گردد تا به حداکثر استحکام برسد.
تیرآهن ایستا و نامعین
تیرآهن های ایستا با توجه به شرایط تعادل خود قابل تحلیل هستند و تعداد نیروهای مجهول در آن ها برابر با تعداد معادلات موجود است. در مقابل، تیرآهن های نامعین (Statically Indeterminate) شرایط تعادل بیشتری دارند و تجزیه و تحلیل آن ها پیچیده تر می باشد.
تیرآهن منحنی
تیرآهن های منحنی برای ساخت سازه هایی با اشکال دایره ای یا منحنی کاربرد دارند. این تیرآهن ها به راحتی در طراحی های خاص و منحنی شکل استفاده می شوند.
تیرآهن هاش
تیرآهن های هاش در دو نوع بال پهن سبک و سنگین به تولید می رسند و به دلیل مقاومت و قابلیت اتصال آسان در اجرا، از محبوبیت بالایی برخوردارند.
مزایای استفاده از تیرآهن
- تیر آهن ها قطعاتی پیش ساخته در کارخانه های فولاد سازی هستند و به همین دلیل امکان وجود هیچ خطایی در آن ها نمایان نمی شود.
- به علت حاضربودن تیرآهن ها، اجرا و نصب آن ها با سرعت بسیار بالایی انجام می پذیرد.
- استفاده از تیر آهن در ساختمان هایی که در ارتفاعات بالا بنا می شوند، بسیار راحت تر است.
- تیر آهن ها را می توان به یکدیگر اتصال داد، علاوه بر این، بعد از اتمام سازه نیز امکان توسعه وجود دارد.
معایب استفاده از تیرآهن
- یکی از معایب تیر آهن عدم مقاومت بالای آن در خوردگی است، چرا که به طور کلی فلزات از جمله تیر آهن در برابر محرک ها و شرایط جوی از خود واکنش نشان می دهند.
- با توجه به عدم مقاومت تیرآهن ها در برابر شرایط جوی و محیطی، ابعاد قطعات فلزی کاهش می یابند و در نتیجه مخارج و هم چنین هزینه حفظ و نگهداری ساختمان افزایش می یابد.
- تمایل قطعات فلزی به کمانش یکی دیگر از معایب و ضعف های تیر آهن است.
- از اصلی ترین معایب احتمالی استفاده از تیر آهن در اسکلت های ساختمانی عدم کنترل کافی بر اتصالات قطعات به همدیگر است. در دنیا به طور معمول در اغلب موارد قطعات فلزی از طریق پیچ و پرچ به همدیگر متصل می شوند. اما در کشور ما اکثر اتصالات از طریق جوش صورت می گیرد.
کاربرد تیرآهن
- کاربرد اصلی تیر آهن در ساختمان هایی با اسکلت فلزی می باشد که به عنوان ستون قرار می گیرد.
- از تیر آهن ها در ساخت خرپا هم استفاده می شود.
- از تیر آهن ها به عنوان تیرهای اصلی استفاده می شود. تیر آهن به با این عنوان می تواند به ستون ها متصل شود و تیرک های میانه هر طبقه را نگه می دارد.
فرآیند تولید تیرآهن
از متداول ترین روش های شکل دهی فلزات می توان به روش نورد گرم اشاره کرد. نورد در اصطلاح به روشی اطلاق می شود که در آن فلز به دمای نرم شوندگی خود می رسد. این فرآیند شامل مراحل گوناگونی است که ما به صورت کلی در ادامه آوردیم:
- ابتدا شمش فولادی با مقطع و طول مشخص داخل کوره های حرارتی نورد ریخته شده و بعد از این که به درجه حرارت مورد نظر رسید از مجموعه غلتک ها یا قفسه های نورد ابتدایی عبور داده می شوند و در نتیجه مقطع آن کاهش و طول آن افزایش می یابد.
- در انتها نیز با عبور از قفسه های نورد میانی و انتهایی به شکل تیراهن درآمده و در اندازه های مختلف برش می شوند.
برش تیرآهن
امروزه تیر آهن ها را می توان به دو روش کوپال و برنول برش داد که در ادامه به معرفی آن ها می پردازیم:
برش به روش کوپال یا سرد
در این روش از دستگاهی که به برش مخصوص مجهز است و قطع کن سرد نام دارد استفاده می شود. این دستگاه، تیر آهن ها را به صورت سرد و در امتداد خط قطع می نماید.
برش به روش برنول یا گرم
در این روش با استفاده از شعله های قوی حاصل از ترکیب استیلن و اکسیژن به همراه لوله برنول تیرآهن را برش می دهند.
عوامل موثر بر قیمت تیرآهن
عوامل بسیار زیاد و متعددی در قیمت تیر آهن تاثیر می گذارند. به طور مثال تغییر در قیمت نفت، قراضه آهن، سنگ آهن، متریال اولیه، شمش گندله آهن اسفنجی، حامل های انرژی و حمل و نقل، نرخ ارز و دلار، میزان تقاضا و وزن تیرآهن و کیفیت تیر آهن از جمله عوامل تاثیر گذار در قیمت این محصول می باشند.
بهترین کارخانه های تولید تیرآهن در ایران
ایران به عنوان یکی از کشورهای پیشرو در صنعت فولاد، دارای کارخانه های متعدد و معتبری است که در زمینه تولید تیرآهن فعالیت می کنند. محصولات این کارخانه ها استانداردهای جهانی را رعایت می کنند و برخی از آن ها به صادرات نیز مشغول هستند. در ادامه به معرفی معتبرترین کارخانه‌های تولیدکننده تیرآهن در ایران می پردازیم:
- ذوب آهن اصفهان
یکی از قدیمی ترین و بزرگ ترین کارخانه های تولید فولاد در کشور، با محصولات باکیفیت و قابل رقابت در سطح بین‌المللی. - کارخانه آریان فولاد بویین زهرا
این کارخانه به تولید تیرآهن با استفاده از بروزترین تکنولوژی ها مشهور است و طیف گسترده ای از محصولات را عرضه می کند. - کارخانه فایکو مازندران
فایکو به عنوان یکی از تولیدکنندگان معتبر تیرآهن، محصولات باکیفیت و متنوعی را در بازار ارائه می نماید. - کارخانه شاهین بناب
این کارخانه با تکیه بر تجربه و دانش مهندسی، به تولید تیرآهن های با استحکام و کیفیت بالا می پردازد. - کارخانه جهان فولاد غرب کرمانشاه
جهان فولاد به عنوان یک تولیدکننده مهم تیرآهن، توانسته به استانداردهای جهانی دست یابد و محصولات خود را به بازارهای خارجی صادر کند. - مجتمع فولاد کوثر اهواز
این مجتمع به تولید محصولاتی با کیفیت ممتاز و قابل اعتماد در میان پروژه های ساختمانی شناخته می شود. - کارخانه فولاد ظفر بناب
ظفر بناب به عنوان یکی از سازندگان برجسته تیرآهن، محصولات خود را بر اساس معیارهای کیفیت بالا تولید می کند. - مجتمع ذوب و نورد احرامیان یزد
این مجتمع با بهره‌گیری از تکنولوژی های نوین، به تولید تیرآهن هایی باکیفیت و مقاومت بالا مشغول است.
این کارخانه ها نه تنها نیازهای داخلی کشور را تأمین می کنند، بلکه با صادرات محصولات خود به بازارهای خارجی، نام ایران را در صنعت فولاد جهانی تقویت می کنند.
کلام آخر
تیرآهن به عنوان یکی از مقاطع مهم فولادی بشمار می آید. کاربرد عمده تیر آهن در ساختمان هایی با اسکلت فلزی بوده و به عنوان ستون از آن استفاده می گردد.
از انواع تیر آهن می توان به IPE, INP, IPB و CPE اشاره کرد. هر یک از این تیر آهن مطابق استانداردهایی تولید می شوند و کاربرد متفاوتی دارند. علاوه بر این تیرآهن ها را می توان به دو روش سرد و گرم برش داد.
سئوالات متداول
تیرآهن را می توان یکی از المان های پر کاربرد در صنعت ساختمان سازی دانست. تیر آهن یک پروفیل شناخته شده با سطح مقطعی به شکل H و I است.
وظیفه اصلی تیرآهن تحمل تنش های حاصل از نیروی برشی و لنگر خمشی است.
تیرآهن به چهار دسته IPE, INP, IPB و CPE تقسیم می شود.
