آشنایی با انواع تیرآهن

آشنایی با انواع تیرآهن ؛ در صنعت ساخت و ساز، تیرآهن یکی از مهمترین مواد ساختمانی است که برای تحمل تنش های حاصل از نیروی برشی و لنگر خمشی استفاده می شود. تیرآهن به عنوان یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی جایگاه ویژه ای در ساخت و ساز دارد و به دلیل مزایای زیادی که دارد، مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع تیرآهن در چهار دسته تیرآهن IPE، INP، IPB و تیرآهن لانه زنبوری قابل دسته بندی هستند. تیرآهن IPE دارای شکل مستطیلی با حفره در وسط است و بیشتر برای ساخت سازه های بلند مورد استفاده قرار می گیرد. تیرآهن INP شکل مستطیلی با حفره در وسط دارد و برای ساخت سازه های کوتاه تر مورد استفاده قرار می گیرد. محصول تیرآهن IPB شکل مستطیلی با حفره در بالای آن است و برای ساختمان های صنعتی و پل ها استفاده می شود. تیرآهن لانه زنبوری نیز دارای شکل مستطیلی با حفره های کوچک در سطح بالا و پایین است و برای ساخت و ساز ساختمان های بلند و بزرگ به کار می رود.

در فرآیند تولید همه انواع تیرآهن، از نورد گرم استفاده می شود. تفاوت های جزئی در مراحل تولید تیرآهن معمولی و هاش وجود دارد. تیرآهن هاش دارای یک سطح صاف و بدون خط و خش هستند که برای استفاده در تزئینات ساختمانی مناسب هستند. روش برش تیرآهن در کارخانه ها به صورت دستی و یا با استفاده از دستگاه های برش CNC انجام می شود. با استفاده از دستگاه های برش CNC، برش تیرآهن با دقت بسیار بالایی انجام می شود و خطای بسیار کمی در برش حاصل می شود.

آشنایی با انواع تیرآهن ؛ تاریخچه تیرآهن

اولین نیمرخ های فولادی که از نوع نبشی بود در سال ۱۸۱۹ میلادی نورد شد و نیمرخ های I شکل در سال ۱۸۸۴ ساخته شد. اولین آسمانخراش که ابداع آن به ویلیام لو بارون جنی (wiliam Le Baron Jenny) نسبت داده می شود همزمان با اعتصاب بناها عملی شد. قبل از آن، ساختمان های بلند با دیوارهای ضخیم اجرا می شد. او برای ساختمان ۱۰ طبقه خود از ستون های چدنی مدفون در مصالح و برای کف ساختمان از آهن شکل پذیر استفاده کرد.

در سال ۱۸۷۱ در ایالات متحده، آتش سوزی بزرگ شیکاگو هزاران ساختمان چوبی را ویران کرد. پس از آتش ‌سوزی، شیکاگو با ایجاد مقررات سخت ‌گیرانه‌ تر بر استفاده از مصالح ساختمانی غیر قابل احتراق مانند آجر، سنگ و سنگ آهک، تاکید کرد. راه حل های پیشنهادی استفاده از چدن و آهن فرفورژه همراه با آجرکاری بود؛ اما با رشد ساختمان سازی در شهر و نیاز به ساختمان های مرتفع، نیاز به سازه های فولادی، بیش از پیش احساس شد.

از سال ۱۸۷۵ تا ۱۹۲۰ پیشرفت در فناوری و تولید محصول فولادی افزایش یافت. در این دهه، راه ‌آهن‌ ها رشد کردند و مقاطع فولادی به مصالح ساختمانی تبدیل شد. تیرهای بال پهن یا تیرآهن IPB نیز برای اولین بار در این بازه زمانی و در سال ۱۹۰۷ در شرکت بیتلهم (Bethlehem) ساخته شد. در دهه ۱۹۴۰ نیز صدها هزار نفر در کارخانه‌ های فولاد آمریکا مشغول بودند و  از آن زمان، فولاد به طور منظم در ساخت و ساز ساختمان‌ ها استفاده می شود.

تیرآهن

آشنایی با انواع تیرآهن ، به قطعاتی که تحت اثر بارهای جانبی قرار می گیرند، تیر یا تیرآهن (beam) گفته می شود. تیرها معمولا به شکل افقی قرار داده می شوند و بارهای ثقلی را تحمل می کنند؛ ولی حالات استثنایی فراوانی نیز وجود دارد. تیرها انواع مختلفی دارند که از آن جمله، تیرهای فرعی (joist)، نعلی درگاه ها (intel)، تیرهای اصلی (spandrel)، تیرهای طولی (stringer)، تیرهای کف (floor beams) و شاه تیر (girder) را می توان نام برد.

انواع مختلف تیرها

• تیرهای فرعی به تیرهایی گفته می شود که با فاصله کم از یکدیگر، بار کف ها و سقف های ساختمان ها را تحمل می کنند.
• تیرهای نعل درگاه در قسمت بازشو دیوارها قرار گرفته و بار روی در و یا پنجره را تحمل می کنند.
• تیرهای اصلی، بار دیوارهای خارجی، بخشی از بار کف یا ورودی ساختمان را تحمل می کنند.

• تیرهای طولی در پل ها به موازات طول پل قرار داشته و بار عبورگاه پل را تحمل می کنند.
• تیرهای کف عمود بر تیرهای طولی قرار دارند که بار عبورگاه را از تیرهای طولی به شاه تیرهای پل یا خرپاها منتقل می کنند.
• شاه تیر نیز به تیری گفته می شود که تیرهای دیگر به آن بار منتقل می کنند. شاه تیرها معمولا دارای مقطع I شکل و ارتفاع بالا هستند.

علاوه بر دسته بندی انواع تیر، با توجه به کاربردی که در بالا معرفی کردیم، انواع تیرآهن از نظر استاندارد تولید نیز قابل دسته بندی هستند که در ادامه به آن ها می پردازیم؛ اما قبل از آن باید با دو اصطلاح اصلی، یعنی بال و جان تیرآهن آشنا شوید.
جان تیر آهن : همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید، به قسمت اصلی و بخش میانی تیر آهن، جان تیر آهن می گویند.
بال تیر آهن : به کناره ها و لبه های یک تیر آهن، بال تیر آهن می گویند.

آشنایی با انواع تیرآهن ؛ انواع استاندارد تیرآهن

تیرآهن های موجود در بازار به دو شکل مقطع I و H هستند و در چهار استاندارد زیر تولید و عرضه می شوند. بین این استانداردها نیز دو نوع تیرآهن IPB یا تیرآهن هاش و تیرآهن IPE رایج ترین و پرطرفدارترین تیرآهن در ایران محسوب می شوند. در ادامه به معرفی هر کدام از این تیرآهن ها به طور مختصر می پردازیم.

1. تیرآهن IPE
2. تیرآهن INP
3. تیرآهن IPB یا هاش
4. تیرآهن لانه زنبوری

تیر  IPE یا W shape و کاربرد آن

این نوع تیرآهن از نظر ظاهری، شبیه به حرف I است و ضخامت بال هایش از ابتدا تا انتها ثابت است. به این نوع تیرآهن در ایران، تیرآهن معمولی یا تیر می گویند و در کشورهای دیگر، به نام I-beam  یا W shapes  نیز شناخته می شود. تیرآهن IPE بر اساس استانداردهای اروپایی تولید شده و در ایران بیشترین کاربرد را دارد. ارتفاع این محصول از ۸۰ تا ۶۰۰ میلی متر قابل تولید است. کاربرد تیرآهن IPE در صنعت ساختمان سازی، برای تولید خرپا، ستون و موارد دیگر استفاده می شود.

تیر INP یا S shape و کاربرد آن

این نوع تیرآهن، مانند تیرآهن IPE، شبیه به حرف انگلیسی I است، با این تفاوت که ضخامت بال در آن یکسان نیست و شیب حدودی ۱۷ درجه دارد. به این معنی که ضخامت بال های آن در ابتدا نازک بوده و به تدریج در انتها و در نزدیکی جان، ضخیم می گردد. تیرآهن INP طبق استاندارد آمریکا تولید شده و با نام S shapes نیز شناخته می شود. بیشترین استفاده و تولید تیرآهن INP نیز در کشورهای چین و روسیه انجام می گیرد. ارتفاع این تیرآهن (مانند تیرآهن IPE) تقریبا ۸۰ تا ۶۰۰ میلی متر است. کاربرد این نوع از تیرآهن در صنایع کشتی سازی، ساختمان سازی، سد سازی، برج سازی، اسکله سازی و پل سازی می باشد. تیرآهن های INP تحمل بار کمتری نسبت به تیرآهن‌ های IPE دارد؛ به همین دلیل، قیمت آن نیز کمتر است.

تیرآهن IPB (تیرآهن هاش) یا H shape و کاربرد آن

  شکل ظاهری این تیرآهن، شبیه به حرف H است؛ به همین دلیل به آن تیرآهن اچ، تیرآهن هاش یا H shapes می گویند. در تیرآهن هاش، بال و جان برابر هستند. ابعاد این تیرآهن نسبت به دو تیرآهن قبلی بیشتر است و بال های پهن تری نسبت به تیرآهن IPE دارد. ارتفاع تیرآهن IPB تقریبا بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی متر است. تیرآهن IPB در سه نوع سبک، سنگین و فوق سنگین، با فولادهای St52 ،St44 و St37 تولید می ‌شوند. تیرآهن هاش به دلیل مقاومت بالایی که دارد، بیشتر در ساخت ستون های ساختمان کاربرد دارد.

تیر لانه زنبوری (CPE) و کاربرد آن

تیرآهن لانه زنبوری، همان تیرآهن معمولی یا IPE است که در کارگاه و با استفاده از چند مرحله برش به شکل لانه زنبوری در می آید. در واقع این نوع تیرآهن به دلیل شکل ظاهری خود و داشتن حفره هایی در طول جان تیرآهن، به این نام خوانده می شود.  تیرآهن لانه زنبوری، وزن سبک تری نسبت به سایر تیرآهن ها دارد و به دلیل وجود حفره های خود که معمولا شش ضلعی یا دایره ای است، برای عبور تاسیسات، لوله های برقی و ساخت و سازهای سبک مورد استفاده قرار می گیرد. اطلاعات بیشتر را در مورد این تیرآهن در مقاله معرفی تیرآهن لانه زنبوری مطالعه فرمایید.

علت نام گذاری تیرآهن ها

از جمله سوالاتی که معمولا پرسیده می شود، این است که: نام گذاری تیرآهن ها مخفف چیست؟ نام گذاری هر تیرآهن، مربوط به شکل ساختاری آن است. به طور کلی، نام های انتخاب شده برای تیرآهن یا سایر اشکال فولادی مستقیما به شکل، مقطع یا کیفیت محصول اشاره دارد. به طور مثال، تیرآهن I به معنی تیرآهن های به شکل حرف  I انگلیسی است که همگی تیرآهن های استاندارد هستند و منظور از تیرآهن H، نوعی تیرآهن عریض با بال های پهن است.

نام گذاری و علامت اختصاری تیرآهن ها را به صورت زیر می توان بررسی کرد:

دلیل نام گذاری تیرآهن IPE یا W-beams

W در W-beams به معنای بال پهن یا «wide flange» بودن تیرآهن است. IPE نیز مخفف سه عبارتI-section beam  (نشان دهنده سطح مقطع تیرآهن)،parallel flanges  (به معنی بال موازی) وEuropean  به معنی تولید بر اساس استاندارد اروپا (استاندارد UNI 5398 اروپا) می باشد.

دلیل نام گذاری تیرآهن INP یا S-beams

S در S-beams به معنای استاندارد (standard) است.

در INP نیزI  نشان دهنده سطح مقطع تیرآهن وN  به معنی narrow flanges یا بال های باریک می باشد.

دلیل نام گذاری تیرآهن IPB یا H-beams

H در H-beam به شکل ظاهری تیرآهن اشاره دارد که به شکل حرف H است.

IPB نیز نشان دهنده Wide wing wide parallel ( بال پهن موازی) است.

جدول استاندارد تیرآهن و ابعاد آن ها

استانداردهای ملی و بین المللی مصوب برای تولید انواع تیرآهن در جدول زیر، به عنوان یک مرجع گردآوری شده اند. در این جدول، علاوه بر معرفی استانداردهای تولید، مشخصات انواع تیرآهن ساختمانی از جمله سایز و وزن آن ها نیز بررسی شده اند.

راه های تشخیص تیرآهن کارخانه های مختلف

آشنایی با انواع تیرآهن ، علامت مشخصه تیرآهن ها، شامل حروف اختصاری کارخانه تولیدکننده به همراه سایز تیرآهن است که روی بال آن ها حک می شود. به عنوان مثال، حروف اختصاری ESCO روی بال تیرآهن های تولیدی کارخانه ذوب آهن اصفهان حک می شود و یا علامت اختصاری تیرآهن اهواز INSIG به معنای گروه ملی فولاد ایران به همراه سایز تیرآهن می باشد.

مزایای استفاده از تیرآهن

مهم ترین مزیت های استفاده از تیرآهن در صنعت ساختمان سازی شامل موارد زیر است:

• اجرا و نصب سریع
• امکان اتصال چندین قطعه
• امکان توسعه پس از اتمام سازه
• وجود تیرها در بازار به صورت پیش ساخته
• کاربرد فراوان در ارتفاع زیاد

معایب استفاده از تیرآهن

معایب استفاده از تیرآهن در ساخت و ساز، عبارتند از:

• ضعیف شدن تیر در دمای بالا
• احتمال خوردگی
• تمایل به کمانش
• عدم اتصال مناسب قطعات به یکدیگر

جمع بندی

آشنایی با انواع تیرآهن ، تیرآهن طبق استانداردهای مختلفی تولید می شود. همانطور که گفته شد، انواع تیرآهن های موجود در بازار، شامل تیرآهنIPB ,INP و IPE است. همچنین تیرآهن لانه زنبوری نیز از برش و اتصال تیرهای معمولی تولید می شود. هر کدام از تیرآهن هایی که ذکر کردیم، دارای مشخصات و ویژگی هایی هستند؛ به همین خاطر از آن ها استفاده های مختلفی می شود که در این مطلب شرح داده شد.

گروه صنعتی فولاد کاران

گروه صنعتی فولاد کاران از سال ۱۳۷۰فعالیت خود را در زمینه‌ی تولید و تامین مقاطع مختلف فولادی و آهن, از قبیل میلگردهای فولادی و آلیاژی , میلگردهای ساختمانی, انواع مقاطع ترانسمیسیون , ورق‌های آلیاژی , ورق‌های روغنی و سیاه و گالوانیزه‌ی هفت الماس ,آغاز نموده است . تلاش مجموعه فولادکاران در این مدت در جهت رضایتمندی و تامین دقیق سفارشات معطوف بوده است.
ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید:
اینستاگرام : https://instagram.com/foladkaran.tehran?igshid=MWZjMTM2ODFkZg==
فیسبوک: https://www.facebook.com/jamal.fazli.948
لینکدین: https://www.linkedin.com/in/jamal-fazli-65890a1b6
پینترست: https://nl.pinterest.com/fuladk
آپارات: https://www.aparat.com/FuladKaran