کاربرد تیرآهن چیست ؛ انواع تیرآهن کدامند ؟

پس از میلگرد، تیرآهن پرمصرف‌ترین مقاطع ساختمانی است که کاربرد اصلی آن در ساخت اسکلت فلزی ساختمان است. اما آیا کاربرد تیرآهن به همین مورد حدود می‌شود؟ انواع تیرآهن کدام اند و از هر یک چه استفاده ای می‌شود؟ inp مخفف چیست؟ ipe مخفف چیست؟ مزایا و معایب هر یک از انواع تیرآهن چیست؟ این‌ها مجموعه‌ای از پرسش‌های اساسی در شناخت تیراهن ها هستند که در هنگام خرید تیراهن یک فاکتور کلیدی محسوب می‌شوند. در این مقاله به بررسی تیراهن های فولادی، کاربرد آن‌ها، نحوه ساخت تیرآهن و غیره خواهیم پرداخت. برای اطلاع از قیمت تیراهن به این لینک مراجعه نمایید.

تیرآهن چیست ؟

تیرآهن یک مقطع فولادی است که کاربرد بسیار موثری در تحمل بار اصلی و افزایش مقاومت سازه‌ های گوناگون دارد و از دو قست بدنه اصلی و کناره‌ها تشکیل شده است. بدنه اصلی یک لایه ورقه ‌فولادی با عرض مشخص است که دو لایه ورقه فولادی دیگر یعنی کناره‌ها، از دو طرف به صورت عمودی بر روی آن قرار می‌گیرند.

در اصطلاح عامیانه به بدنه اصلی تیرآهن جان و به کناره‌های آن بال تیرآهن گفته می‌شود. جان و بال تیرآهن می‌توانند در شکل‌های گوناگونی تولید شوند که تنوع شکل و ساختار تیرآهن را در پی خواهند داشت. این موضوع خود یکی از دلایل مهم تقسیم تیرآهن به انواع مختلف است که در ادامه آن‌ها را بیان می‌کنیم. شکل خاص تیراهن باعث افزایش مقاومت آن تا چندین برابر حد معمول می‌شود.

انواع تیرآهن

تیرآهن IPE

یکی از پرکاربردترین انواع تیرآهن شامل تیرآهن‌های IPE می‌شوند. نام این تیرآهن‌ها از مخفف عبارت I PROFILE EROEENNE گرفته شده است. همان گونه که از نام تیرآهن‌های IPE هم می‌توان فهمید، دارای شکل ظاهری شبیه به I انگلیسی هستند. این تیرآهن‌ها را در بازار به عنوان تیرآهن معمولی هم می‌شناسند. ضخامت بال‌های تیرآهن IPE در همه قسمت‌های آن یکسان است و هیچ گونه تغییری ندارد. البته این ویژگی برای جان تیرآهن هم وجود دارد و ضخامت قسمت بدنه اصلی آن‌ها در تمام طول ثابت است.

به طور معمول تیرآهن‌های IPE بر اساس استانداردهای اروپایی ساخته شده و یکی از انواع محبوب تیرآهن‌ها نزد ایرانی‌ها می‌باشند؛ به همین دلیل در بسیاری از ساختمان‌ها از این نوع تیرآهن‌ها استفاده می‌شود. ارتفاع تیرآهن‌های IPE بین 80 تا 600 میلی متر در نظر گرفته می‌شود. اما معمولا از تیرآهن‌هایی با ارتفاع میانگین برای اکثر مصارف ساختمانی استفاده می‌شود. تیرآهن IPE بر اساس استاندارد اروپایی ساخته می‌شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این نوع تیراهن، مقاله تیرآهن IPE چیست را مطالعه نمایید.

تیرآهن INP

این نوع تیرآهن هم دسته دیگری از تیرآهن‌های فولادی است که در مصارف گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. شکل ظاهری تیرآهن‌های INP هم مانند I انگلیسی است. در واقع از این نظر کامل مشابه با تیرآهن‌های IPE هستند. البته دقت داشته باشید که منظور ما از شبیه بودن شکل این تیرآهن‌ها به I انگلیسی این است که جان آن‌ها دارای عرض بیش‌تری بوده و بال‌های کوچک‌تر و کوتاه‌تری دارند.

تفاوت تیرآهن‌های INP و IPE تنها در ضخامت بال‌های ان‌ها است. همان طور که بیان کردیم، ضخامت جان و بال‌ها در تیرآهن IPE در همه قسمت‌ها ثابت است. اما ضخامت بال‌ها در تیرآهن‌های INP ثابت نیست و هر چه بال از جان فاصله می‌گیرد، ضخامت ان هم کاهش پیدا می‌کند. این نوع تیرآهن‌ها بر اساس استانداردهای چین و روسیه تولید می‌شوند.

تیرآهن H (هاش) یا IPB

تیرآهن H نمونه دیگری از تیرآهن‌های فولادی است که با انواع تیرآهن IPE و INP تفاوت اساسی دارد. تفاوت اصلی این تیرآهن هم با دو دسته دیگر تیرآهن‌های مذکور که بیان آن‌ها پرداختیم، در شکل و ساختار ظاهری است. در واقع همین تفاوت در ساختار ظاهری باعث ایجاد تفاوت در ویژگی‌های آن‌ها هم می‌شود. به طور کلی می‌توان گفت تیرآهن‌ها یا به صورت I انگلیش تولید می‌شوند یا شکلی شبیه به H دارند.

همان طور که گفتیم، دو دسته تیرآهن‌های IPE و INP شکلی شبیه به I دارند؛ یعنی بال‌های آن‌ها نسبت به جان تیرآهن‌ کوتاه است. اما تیراهن‌های H دارای بال‌هایی برابر با جان تیراهن می‌باشند. در واقع بال‌هایی بزرگ‌تر و پهن‌تر نسبت به دو نوع دیگر تیرآهن دارند.  همین موضوع باعث شده است که تیرآهن‌های H تیراهن بال پهن هم نامیده شوند. این تیرآهن‌ها هم عمدتا مانند تیرآهن‌های IPE بر اساس استانداردهای اروپایی تولید می‌شوند؛ اگر چه استانداردهای دیگری هم برای تولیدشان وجود دارد.

البته تیرآهن‌های H به دلیل استفاده گسترده‌ای که دارند، خود در چند نوع متفاوت تولید می‌شوند. سه نمونه مهم آن‌ها شامل بال پهن سنگین (HEB)، بال پهن سبک (HEA) و فوق سنگین (TPB) می‌باشند. تیرآهن‌های H بال پهن سنگین دارای ضخامت بیش‌تری نسبت به تیرآهن‌های بال پهن سبک هستند. در نتیجه، وزن بیش‌تری هم داشته و از مقاومت بالاتری در برابر فشار و اعملا نیرو برخوردارند. البته هر کدام از این انواع مختلف تیراهن دارای کاربردهای خاصی هستند.

برای این که افراد به راحتی بتوانند متوجه نوع تیراهن‌های سبک و سنگین شوند، از یک علامت اختصاری برای نشان دادن این موضوع استفاده می‌شود. نشانه V به معنی سنگین بودن تیراهن و نشانه L به معنی سبک بودن آن است. بنابراین، شما با مشاهده علامت IPBV می‌توانید بفهمید که با یک تیراهن H سنگین مواجه هستید. هم چنین علامت IPBL نشان‌دهنده تیرآهن H سبک است.

تیرآهن لانه زنبوری

نوع مهم دیگر از تیرآهن‌های فولادی، تیرآهن‌های لانه زنبوری نامیده می‌شوند. همان گونه که از نام آن‌ها پیدا است، این تیرآهن ها در ساختار خود دارای حفره‌هایی هستند که شبیه به لانه زنبور دیده می‌شوند. در واقع برای این که مقاومت خمشی این تیرآهن‌ها افزایش پیدا کند، بر روی جان تیرآهن‌ها حفره‌های به شکل ذوزنقه ایجاد می‌شود. این حفره‌ها می‌توانند برای افزایش تحمل تیرآهن در برابر خم شدن یا شکستن مفید باشند.

هم چنین وجود فواصل و حفره های در این تیرآهن‌ها باعث می‌شود که بتوان از آن ها برای عبور دادن برخی تاسیسات مانند لوله‌های برق استفاده کرد. البته شکل این تیرآهن‌ها باعث کاهش وزن و در نتیجه کاهش قیمت‌ آن‌ها هم می‌شود. اما از طرف دیگر، وجود این حفره‌ها باعث کاهش قدرت و ضعیف شدن تیرآهن‌ها در برابر فشار می‌شود. به همین دلیل، معمولا تیرآهن‌های لانه زنبوری را دو به دو به هم جوش می‌دهند تا مقاومت بیش‌تری داشته باشند.

تا این جا با انواع تیرآهن‌ ها آشنا شدیم. هر یک از آن‌ها دارای شکل‌های ظاهری متفاوتی بوده و البته همین اشکال متفاوت باعث تنوع در کاربرد و ویژگی‌های‌شان شده است. بنابراین، برای این که بتوان بهترین نوع تیرآهن را برای مصارف خود خریداری و تهیه نمود، ابتدا باید ویژگی‌های مورد نیاز را بررسی کرده و توجه کرد که کدام نمونه از تیرآهن‌ها بیش‌تر با آن‌ها مطابقت دارند. در نتیجه، خواهید توانست تیرآهنی برای کار خود خریداری کنید که هم متناسب بوده و هم از نظر اقتصادی برای شما به صرفه باشد.

فرآیند تولید انواع تیرآهن

تیرآهن نیز مانند بسیاری از مقاطع فولادی دیگر با استفاده از فرآیند نورد گرم تولید می‌شود. برای این کار ابتدا شمش‌های آماده که از مواد اولیه فولادی با درصد مناسب ساخته شده‌اند را وارد فرآیند نورد می‌کنند. این شمش‌ها در طول فرآیند از بین غلتک‌هایی مخصوص عبور داده می‌شوند تا طول آن‌ها افزایش یافته و ارتفاع کاهش یابد. این کار در چندین مرحله و با استفاده از غلتک‌های مناسب تکرار می‌شود تا عرض و ارتفاع دلخواه به دست آید.

به طور کلی می‌توان بیان کرد که فرآیند تولید انواع تیرآهن شامل عبور دادن شمش فولادی از سه قفسه نورد می‌شود. در قفسه ابتدایی ارتفاع شمش کاهش یافته و طول آن زیاد می‌گردد. در قفسه‌های میانی و پایانی با استفاده از غلتک‌هایی که به صورت عمودی و افقی کار می‌کنند، شکل ظاهری و اصلی تیراهن ایجاد می‌شود. در نهایت تیرآهن به صورت خطی و در سایز و استاندارد مناسب از خط نورد گرم خارج شده و در طول دلخواه و مناسب برش داده می‌شود.

کاربرد تیرآهن

تیرآهن در حال حاضر یکی از مهم‌ترین اجزای انواع ساختمان‌ها و به خصوص ساختمان‌های بزرگ و برج‌ها است. دلیل آن هم استحکام بالا و در عین حال وزن سبک آن است. تیرآهن در ساختمان‌سازی کاربردهای فراوانی دارد. این مقاطع مهم فولادی خود در چهار نوع اصلی تولید می‌شوند که کاربرد هر کدام متفاوت است.

• کاربرد تیرآهن در ساخت اسکلت‌ های سازه فولادی

همان گونه که اشاره کردیم، با توجه به این که برای ساخت ساختمان‌های بزرگ نمی‌توان از اسکلت‌های بتنی به دلیل وزن زیاد استفاده کرد، اسکلت‌های فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مصالح اصلی برای ساخت این گونه اسکلت‌ها را هم تیرآهن تشکیل می‌دهد. در واقع این مورد را می‌توان مهم‌ترین کاربرد تیرآهن به حساب آورد.

• کاربرد تیرآهن در ساخت ستون

کاربرد مهم دیگر تیرآهن در ساختمان‌ها، ساخت ستون است. به طور معمول برای ایجاد ستون در ساختمان‌ها از تیرآهن‌های H با ضخامت بالا استفاده می‌کنند تا مقاومت بالایی هم داشته باشد. یکی از مزیت‌های ستون‌هایی که با تیرآهن شکل می‌گیرند، امکان ساخت یکپارچه آن‌ها برای چند طبقه با هم است. برای این کار از یک تیرآهن با ارتفاع زیاد استفاده می‌کنند.

• کاربرد تیرآهن در کفی ستون‌ ها

از تیرآهن‌ها هم چنین می‌توان به عنوان صفحات اصلی در کفی ستون‌ها استفاده نمود. دلیل اصلی و در واقع مزیتی که استفاده از تیرآهن برای این کار دارد، انجام راحت عملیات‌های اساسی مانند جوش، برش و پیچ کاری در سازه است.

• کاربرد تیرآهن به عنوان شاه‌ تیر یا تیرهای اصلی سازه فولادی

در سازه‌های فولادی به ان دسته از اجزاء که به صورت افقی قرار می‌گیرند، تیر گفته می‌شود. برخی از تیرها مستقیما بر روی ستون‌ها قرار گرفته و بقیه‌تیرهای کوچک‌تر بر روی ان‌ها سوار می‌شوند. به این نوع تیرها شاه‌تیر یا تیر اصلی هم می‌گویند. به طور معمول، برای ساخت تیرهای اصلی سازه‌های فولادی هم از تیرآهن استفاده می‌شود. با روش های اتصال تیرآهن در این لینک آشنا شوید.

• کاربرد تیرآهن به عنوان تیرک‌ های میانی سازه‌ ها

از تیرآهن‌ها برای قرار دادن تیرک‌های میانی هم در سازه‌های فولادی استفاده می‌شود. این تیرک‌ها در واقع ستون‌ها و تیرهای اصلی را به یک‌دیگر متصل کرده و باعث افزایش توانایی سازه در برابر تحمل بار و فشار می‌شوند. با توجه به نوع و مکان تیرک‌های میانی، از تیراهن‌های خاصی استفاده می‌شود.

• کاربرد تیرآهن در ساخت خرپا

خرپاها سازه‌هایی هستند که از کنار هم قرار گرفتن تعداد زیادی قطعه فولادی و به طور معمول به شکل زیگزاگی، تولید می‌شوند. از خرپاها برای استحکام و مقاومت بالاتر در برابر فشار و اعمال نیروهای خارجی استفاده می‌شود. از تیرآهن‌ها برای ساخت خرپاهای قدرتمند استفاده می‌شود. کاربرد خرپاها در پل‌ها، سقف سوله‌های بزرگ و استادیوم‌ها قابل مشاهده است.

مزایای تیرآهن

• به دلیل وزن سبک، استفاده برای ساخت سازه‌های بزرگ و چندین طبقه را ممکن می‌سازد.
• حتی بعد از اتمام سازه هم مجددا امکان گسترش و توسعه آن وجود دارد.
• اجرایی کردن سازه‌های فولادی با سرعت بالایی انجام می‌پذیرد.
• کار با تیرآهن در ارتفاع‌های زیاد تقریبا راحت است.
• امکان سرهم‌بندی قطعات و جایگذاری یک‌جای ان‌ها وجود دارد.
• فضای کمی را اشغال می‌کنند و از فضا به صورت بهینه استفاده می‌شود.

معایب تیرآهن

تیرآهن در برابر دمای بالا مقاومت ندارد و در صورتی که دما از 500 تا 600 درجه بالاتر رود، احتمال ریزش ساختمان زیاد است. البته با توجه به این که از چه نوع تیرآهنی استفاده شده باشد، این دما می‌تواند کمی‌متفاوت‌تر هم باشد.

عیب دیگر استفاده از تیرآهن در سازه‌های فولادی کشور ما، نوع اتصال است و به صورت استاندارد باید تیرها به هم پرچ شوند، اما در این جا آن‌ها را به یک‌دیگر جوش می‌دهند. تمایل آهن به خم شدن خوردگی در برابر رطوبت، اسید یا موارد این چنینی دیگر است.

سوالات متداول

1.تیرآهن چیست؟

تیرآهن یکی از مهم‌ترین مقاطع فولادی است که دارای ساختاری شبیه به I و H لاتین است. به این شکل که از یک لایه فولادی به عنوان بدنه و از دو لایه عمود بر آن به عنوان بال‌ها استفاده شده است.

2.انواع تیرآهن کدام‌اند؟

تیرآهن‌ها با توجه به خصوصیات و شکل ظاهری در چندین دسته مختلف قرار می‌گیرند. تیرآهن‌های IPE، INP، H و لانه زنبوری چهار نمونه از مهم‌ترین انواع آن ‌هستند.

3.​فرآیند تولید تیرآهن به چه صورت است؟

تیرآهن هم مانند بسیار از مقاطع فولادی از طریق فرآیند نورد گرم تولید می‌شود؛ این فرآیند شامل مراحل کاهش ضخامت شمش و شکل دهی تیرآهن می‌شود.

4.کاربرد تیرآهن چیست؟

مهم‌ترین کاربرد تیرآهن در ساخت سازه‌های فولادی به عنوان تیر اصلی، تیرک عمودی، ستون، استحکام کف ستون و خرپا است.

5.آیا امکان استفاده از تیرآهن دست دوم وجود دارد؟

بله، ولی به دلیل مقاومت پایین آن بهتر است در جاهایی که خطر انسانی ندارد، استفاده شود.