تیرآهن چیست ؟
تیرآهن یکی از مهم‌ترین و اصلی‌ترین مقاطع فولادی است که در پروژه‌های صنعتی و به ویژه ساختمان سازی، کاربردهای فراوانی دارد. وظیفه اصلی تیرآهن، تحمل فشار و تنش نیروهایی است که بر آن وارد می‌شود. این مقطع فولادی، کاربردها گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. از این رو انواع مختلفی از تیرآهن تولید و به بازار عرضه می‌شود.
به طور کلی تیرآهن از دو بخش جان تیرآهن (بخش اصلی و میانی تیرآهن) و بال تیرآهن (لبه‌ها و کناره‌ها) تشکیل شده است. جان تیرآهن در برابر نیروهای برشی مقاومت دارد و وظیفه بال تیرآهن، تاب آوری در برابر گشتاور خمشی است.
در بین مقاطع فولادی، تیرآهن به واسطه برخورداری از ویژگی‌های منحصر به فرد نظیر استحکام بالا، از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. اهمیت این موضوع در صنعت ساختمان سازی، دو چندان می‌شود. به طوری که بدون استفاده از این پروفیل، ساختمان‌های اسکلت فلزی، وجود خارجی نخواهند داشت!
به لحاظ ظاهری سطح مقطع تیرآهن به شکل حروف انگلیسی I و H است و مزایای بی شماری دارد. از جمله مزایای تیرآهن می‌توان به سرعت بالای اجرا و نصب تیرآهن در ساختمان‌های اسکلت فلزی اشاره کرد. البته کاربردهای تیرآهن لزوماً به صنعت ساختمان سازی محدود نمی‌شود و تیرآهن علاوه بر سازه‌های ساختمانی، در پروژه‌های مختلف دیگر نیز به کار می‌رود.
انواع تیرآهن بر اساس استاندارد
تیرآهن، انواع مختلفی دارد و برای تقسیم بندی انواع مختلف این محصول، دسته‌بندی‌های مختلفی در نظر گرفته می‌شود. اما اگر بخواهیم بر اساس استانداردهای تعریف شده، یک دسته بندی اصولی در نظر بگیریم، به ۴ دسته کلی INP، IPE، IPB و CPE می‌رسیم. اما شاید برایتان سوال باشد که هر یک از این مدل‌ها، چه ویژگی‌ها و خصوصیاتی دارند؟ بخش بعدی را دقیقا به پاسخ این سوال اختصاص داده‌ایم.
تیرآهن INP
این نوع تیرآهن بر طبق استانداردهای کشور چین و روسیه تولید می‌شود و ارتفاع آن بین ۸۰ تا ۶۰۰ میلی‌متر است. تیرآهن INP به لحاظ ظاهری به حرف I انگلیسی شباهت دارد و ضخامت بال آن با فاصله گرفتن از جان تیرآهن، کم می‌شود.
تیرآهن IPE
این نوع تیرآهن بر اساس استاندارد ایران و اروپا طراحی شده است. ارتفاع تیر آهن IPE بین ۸۰ الی ۶۰۰ میلی‌متر متغیر است و شکل ظاهری آن شبیه به I است. ضخامت بال‌های این تیرآهن ثابت بوده و در ساختمان برای ساخت ستون، خرپا، نعل درگاه، تیر در پوشش سقف و پل‌های لانه زنبوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تیرآهن هاش (بال‌پهن) یا تیرآهن IPB
تیرآهن IPB که به تیرآهن بال پهن ipb شهرت دارد، با ارتفاع ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی متر ساخته می‌شود و شکل ظاهری آن شبیه به حرف انگلیسی H است. این تیرآهن در مقایسه با مدل های IPE و INP، مقاومت بالاتری دارد و اتصال تیرها، روی آن راحت‌تر است. از آن جایی که اندازه بال تیرآهن هاش (H) با ارتفاع آن برابر است، مقطع ساده برای ساخت ستون در نظر گرفته می‌شود.
از جمله کاربردهای این تیرآهن، می‌توان به ساخت تیر و خرپا اشاره کرد. علاوه بر موارد ذکر شده، از این نوع تیرآهن برای پل سازی، برج سازی، سد سازی و صنایع مشابه که نیاز به مقاومت بالایی برای حمل بار دارند، استفاده می‌شود.
تیرآهن لانه زنبوری یا تیرآهن CPE
تیرآهن CPE به دلیل شکل ظاهری خاصی که دارد، به تیرآهن لانه زنبوری شهرت یافته است. این تیرآهن‌ها در طول جان خود، فضاهای تو خالی دارند که مشابه لانه زنبور است. نکته حائز اهمیت در مورد این نوع تیرآهن این است که استفاده از آن بدون باربند در مناطق زلزله خیز، توصیه نمی‌شود.
علاوه بر این ۴ دسته که بر اساس استانداردهای تعریف شده در کشورهای مختلف، شکل گرفته است، دسته‌بندی دیگری نیز وجود دارد که تیرآهن را بر اساس وزن تقسیم بندی می‌کند. اگر بخواهیم انواع تیرآهن ساختمانی را بر اساس وزن تقسیم بندی کنیم، دو دسته زیر را باید در نظر بگیریم:
- تیرآهن سبک (L)
- تیرآهن سنگین (V)
در این دسته بندی، حرف V نشان دهنده سنگین بودن و حرف L نشان دهنده سبک بودن وزن تیرآهن است. به عنوان مثال IPBV نشان دهنده تیرآهن عریض سنگین است و در مقابل IPBL نمایش دهنده تیرآهن عریض و سبک می‌باشد.
کاربردهای تیرآهن
کاربردهای تیرآهن در ساخت اسکلت فلزی
در ساختمان سازی برای مقاوم سازی هرچه بیشتر، با توجه به نقشه ساختمان و محاسبات انجام شده توسط مهندسین سازه، از هریک از ۴ نوع تیرآهنی که در بالا به آنها اشاره کردیم، در ساخت اسکلت فولادی استفاده نمود.
کاربرد تیرآهن در کفی ستون
یکی دیگر از کاربردهای تیرآهن، استفاده به عنوان صفحات کفی ستونی و صفحات فولادی با ضخامت های مختلف است.
کاربرد تیرآهن در ستون‌ها
تیرآهن های دارای بال پهن با مقطع مربعی شکل، بهترین گزینه برای ساخت ستون در سازه های مختلف هستند. ستون در واقع انتقال دهنده نیروهای افقی و عمودی باد، به فونداسیون یا همان پی ساختمان است. ستون‌ها در ساختمان‌های دارای اسکلت فلزی، به سه حالت طراحی می‌شوند:
ستون‌های وسط: این نوع ستون ها را اگر در مرکز یک مربع در نظر بگیریم، بار کل مربع را انتقال می‌دهند.
ستون‌های کناری: این ستون ها نصف بار مربع را انتقال می‌دهند.
ستون‌های گوشه: این ستون ها فقط یک چهام از بار مربع را منتقل می‌کنند.
کاربرد تیرآهن در تیرهای اصلی یا شاه تیر
به طور کلی اعضای افقی یک سازه فولادی، تیر گفته می‌شود و همانطور که اشاره کردیم و از نام تیرآهن نیز برمی‌آید، یکی از کاربردهای تیرآهن در صنعت ساختمان، استفاده از آن به عنوان تیر است. این نوع تیر که به آن شاه تیر یا تیر اصلی می‌گویند، با اتصال برشی یا ساده، به ستون ها وصل می‌شود.
کاربرد تیرآهن در کلاف
یکی دیگر از کاربردهای تیرآهن در ساختمان سازی، استفاده از آن به عنوان تیر کلاف است. تیر کلاف در واقع یک تیر افقی است و به صورت دو تیر عرضی در سقف به خرپای سقف متصل شده و بار تیر اصلی را به ستون ساختمان، منتقل می‌نماید.
کاربرد تیرآهن در ساخت خرپا
همانطور اشاره شد، یکی از اصلی‌ترین کاربردهای تیرآهن، استفاده از آن در ساخت خرپا است.
کاربرد تیرآهن در پل‌سازی
سازه پل، از یک تیرآهن افقی تشکیل شده است که در دو انتهای آن توسط پایه هایی مقاوم سازی شده است. این پایه ها کمک می‌کنند که پل بتواند به راحتی وزن مصالح به کار رفته در آن و نیز وزن وسایل نقلیه‌ای که از روی آن عبور می‌کنند را تحمل کند.
مزایای استفاده از تیرآهن در ساختمان سازی
تا به این جای کار درباره تیرآهن، مشخصات فنی و کاربردهای آن صحبت کردیم. اما سوال اینجاست که استفاده از تیرآهن در صنعت ساختمان و به طور کلی صنایع دیگر چه مزایایی دارد؟ و یا به بیان بهتر چرا باید از تیرآهن در ساختمان سازی استفاده کنیم؟
در پاسخ به این سوال باید بگوییم این محصول مزایا و ویژگی های منحصر به فردی دارد که استفاده از آن را توجیه نموده است. برخی از این مزایا عبارتند از:
- تیرآهن‌ها، قطعاتی پیش ساخته هستند که در کارخانجات فولادی به شیوه صنعتی تولید شده‌اند و احتمال خطای تولید در آنها نزدیک به صفر است.
- به علت آماده بودن این قطعات، سرعت کار در ساختمان سازی، تا چندین برابر افزایش می‌یابد. چرا که اجرا و نصب اسکلت فلزی با تیرآهن پیش ساخته به سرعت انجام می‌شود.
- در ساختمان‌های دارای اسکلت فلزی، پس از اتمام ساخت، امکان توسعه در مراحل بعدی وجود دارد.
- استفاده از تیرآهن در ساختمان‌های بلند مرتبه، آسان و ایمن است.
- نکته بسیار مهم در مورد تیرآهن به عنوان پروفیل آهنی، این است که این محصولات در مقایسه با سازه‌های بتنی، فضای کمتری اشغال می‌کنند و به همین دلیل دارای صرفه اقتصادی هستند.
