تیرآهن چیست و چه کاربردهایی در ساختمان دارد؟

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 ار نمونه های آن می توان به INP,IPB, IPE و CPE اشاره کرد. در ادامه به معرفی این موارد خواهیم پرداخت.

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.

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.

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