آهن یکی از فلزات پرکاربرد در صنعت ساخت‌وساز است که در انواع مختلف پروفیل‌ها، از جمله تیرآهن، به کار می‌رود. دلیل استفاده زیاد از آهن، سهولت در به دست آوردن آلیاژهای مختلف این فلز است. تیرآهن‌ها به عنوان یکی از مهم‌ترین فرآورده‌های آهن، در ساخت و سازهای صنعتی و ساختمانی کاربردهای فراوانی دارند.
در مهندسی عمران، تیر به عضوی بلند و مستقیم گفته می‌شود که به طور افقی در سازه قرار می‌گیرد و وظیفه تحمل بارهای مختلف را بر عهده دارد. در مقابل، عضو عمودی سازه که وظیفه تحمل فشارهای عمودی را بر عهده دارد، ستون نامیده می‌شود.
در فروش تیرآهن، قیمت‌ها معمولاً بر اساس وزن تیرآهن محاسبه می‌شود. برای خریداران تیرآهن، اهمیت بسیاری دارد که محصولی با کیفیت و قیمت مناسب خریداری کنند. برای این منظور، محاسبه دقیق وزن تیرآهن ضروری است. همچنین، داشتن تیرآهن مناسب و با کیفیت بالا، موجب افزایش استحکام ساختمان و مقاومت اسکلت‌بندی آن در برابر نیروهای مختلف می‌شود.
تیرآهن‌ها بر اساس میزان نیروهای خمشی و برشی که در طراحی ساختمان وارد می‌شوند، انتخاب می‌شوند. این مقاطع به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند که شامل تیرآهن‌های IPE، INP، تیرآهن‌های H یا هاش و تیرآهن‌های لانه زنبوری هستند. در ادامه، به بررسی دقیق‌تری از انواع تیرآهن و ویژگی‌های هر کدام خواهیم پرداخت.
در پروژه‌های صنعتی و ساخت و سازها یکی از پروفیل‌های بسیار پرکاربرد، تیرآهن است. به طور کلی وظیفه این تجهیز، تحمل تنش‌های وارده بر سازه بخاطر وجود نیروهای برشی است. تیرآهن دارای انواع بسیاری است که هر کدام از این تیرآهن‌ها به علت ویژگی‌های مختلف کاربردهای متنوعی دارند. نوع تیرآهن مورد نظر می‌تواند بر اساس نقشه، محاسبات و طراحی ساختمان انتخاب شود.
تیرآهن چیست؟
آهن یکی از فلزاتی است که در ساخت بسیاری از مقاطع و پروفیل‌ها به کار رفته است، علت این موضوع نیز تنوع بسیار در به راحتی به دست آوردن آلیاژهای مختلف این فلز است. یکی از مهم‌ترین فرآورده‌های آهن، تیرآهن می‌باشد که این قطعه دارای کاربردهای بسیاری است و از اصلی ترین مصالح در ساختمان سازی است.
فروش تیرآهن بر اساس وزن تیرآهن خریداری شده است. برای افرادی که خریدار تیرآهن هستند، بسیار مهم است که این قطعه را با کیفیت خوب و قیمت پایین خریداری کنند. برای همین منظور این افراد باید وزن تیرآهن مورد نیاز خود را محاسبه کنند. ساختمانی که بخواهد بسیار مستحکم بوده و اسکلت بندی مقاومی داشته باشد، به تیرآهن نیاز دارد.
وظیفه اصلی تیرآهن در ساختمان تحمل تنش‌های به وجود آمده از نیروی برشی و خمشی است که از بخش‌های مختلف به ساختمان وارد می‌شود. به همین دلیل در هنگامی که ساختمان طراحی می‌شود، تیرآهن‌ها را بر اساس میزان این دو نیرو خمشی و برشی طراحی می‌کنند.
انواع تیرآهن و ویژگی‌های آن‌ها
۱. تیرآهن IPE
تیرآهن IPE (که به نام‌های نیم پهن یا سبک نیز شناخته می‌شود) به شکل حرف I انگلیسی است و از متداول‌ترین انواع تیرآهن‌ها به شمار می‌رود. یکی از ویژگی‌های بارز تیرآهن IPE، یکسان بودن ضخامت بال‌های آن در ابتدا و انتهای تیر است. این ویژگی باعث می‌شود که این نوع تیرآهن در ساخت و سازهایی که نیاز به توزیع یکسان بار دارند، بسیار مناسب باشد.
۲. تیرآهن IPB (هاش)
تیرآهن IPB، که به نام‌های تیرآهن هاش یا تیرآهن بال پهن هم شناخته می‌شود، به شکل حرف H انگلیسی است. یکی از ویژگی‌های برجسته تیرآهن هاش، پهن بودن بال‌ها و برابر بودن اندازه بال و ارتفاع تیرآهن است. این ویژگی باعث می‌شود که تیرآهن هاش دارای تحمل بالاتر و مقاومت بیشتری نسبت به تیرآهن‌های IPE باشد. تیرآهن‌های هاش به ویژه در ساخت و سازهای بزرگ مانند ساختمان‌های بلند و صنعتی، پل‌ها و سازه‌های بزرگ کاربرد دارند.
۳. تیرآهن لانه زنبوری
تیرآهن لانه زنبوری یکی از انواع خاص تیرآهن است که در آن، بخش‌هایی از تیر به شکل حفره‌های ذوزنقه‌ای یا دایره‌ای طراحی شده‌اند. این طراحی به تیرآهن لانه زنبوری این امکان را می‌دهد که نسبت به تیرآهن‌های معمولی مقاومت بیشتری در برابر لنگر خمشی داشته باشد. تیرآهن لانه زنبوری برای استفاده در پروژه‌هایی که نیاز به تحمل بارهای سنگین دارند، بسیار مناسب است.
(تیرآهن لانه زنبوری همچنین با استفاده از فناوری‌های جدید در تولید، مانند استفاده از دستگاه‌های برش لیزری، قابلیت‌های بهتری در برابر نیروهای پیچشی و خمشی دارد.)
۴. تیرآهن INP
تیرآهن INP یکی دیگر از انواع تیرآهن‌ها است که به دلیل شکل خاص بال‌های آن، در مقایسه با تیرآهن‌های IPE کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، ولی در پروژه‌هایی که نیاز به تیرآهن‌های با مقاومت خاص دارند، می‌تواند گزینه‌ای مناسب باشد. این نوع تیرآهن عمدتاً در پروژه‌های صنعتی و ساختمانی که بارگذاری متغیر دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
(تیرآهن‌های INP به دلیل ویژگی‌هایی مانند هزینه پایین‌تر و تولید راحت‌تر، در پروژه‌های اقتصادی و با مقیاس کوچکتر، گزینه‌ای محبوب هستند.)
مزایای استفاده از تیرآهن در ساختمان‌سازی
تیرآهن‌ها از مزایای زیادی برخوردار هستند که استفاده گسترده از آن‌ها در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی را توجیه می‌کند. برخی از این مزایا عبارتند از:
- کاهش مصرف آهن: با توجه به طراحی خاص تیرآهن‌ها، می‌توان با استفاده از مقدار کمتری آهن، همان میزان مقاومت را در ساختمان ایجاد کرد. این ویژگی موجب کاهش هزینه‌های پروژه می‌شود.
- مقاومت بالا: تیرآهن‌ها به دلیل استحکام بالای خود می‌توانند بارهای زیادی را تحمل کنند و این ویژگی در سازه‌هایی با ابعاد بزرگ بسیار مهم است.
- انعطاف‌پذیری در طراحی: تیرآهن‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند در انواع مختلف پروژه‌ها و در شرایط مختلف آب و هوایی به کار روند.
- افزایش سرعت ساخت‌وساز: استفاده از تیرآهن در ساخت اسکلت فلزی ساختمان‌ها، زمان ساخت را کاهش داده و سرعت اجرای پروژه را افزایش می‌دهد.
(در سال‌های اخیر، با پیشرفت‌های حاصل در فناوری ساخت و تولید تیرآهن، محصولات جدیدتر و به روزتری وارد بازار شده‌اند که علاوه بر ویژگی‌های فوق، بهبودهای بیشتری در زمینه مقاومت در برابر زلزله و سایر شرایط بحرانی دارند.)
کاربردهای تیرآهن در صنعت ساختمان
تیرآهن‌ها به دلیل ویژگی‌های خاص و استحکام بالا، در انواع مختلف پروژه‌های ساختمانی و صنعتی کاربرد دارند. در زیر به برخی از مهم‌ترین کاربردهای تیرآهن اشاره می‌شود:
۱. ستون‌ها
تیرآهن‌ها می‌توانند به عنوان ستون‌های سازهای استفاده شوند. به ویژه تیرآهن‌های هاش یا IPB برای ساخت ستون‌های قطور بسیار مناسب هستند. در ساختمان‌های بلند، تیرآهن‌ها به صورت یکپارچه استفاده می‌شوند و از بخش‌هایی از آن به عنوان ستون‌های طبقات بالاتر استفاده می‌شود.
۲. کفی ستون
کفی ستون‌ها یکی از کاربردهای مهم تیرآهن است. این تیرآهن‌ها برای متصل کردن نبشی‌ها به ستون‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و می‌توانند به راحتی دریل کاری یا جوشکاری شوند. این ویژگی‌ها باعث شده که کفی ستون‌ها در ساخت و سازهای پیچیده بسیار مفید واقع شوند.
۳. تیر اصلی (شاه تیر)
شاه تیرها به تیرآهن‌هایی اطلاق می‌شود که در پروژه‌های ساختمانی برای اتصال به ستون‌ها استفاده می‌شوند و وظیفه تحمل بارهای وارده را دارند. این تیرآهن‌ها در ساخت پل‌ها، سازه‌های بزرگ و ساختمان‌های چند طبقه کاربرد فراوان دارند.
۴. تیرک میانی
تیرک میانی که معمولاً کوچکتر از تیرهای اصلی است، در سازه‌های ساختمانی برای انتقال بارها و نیروها از ستون‌ها به تیرهای اصلی استفاده می‌شود. این تیرها در ساختمان‌های چند طبقه و پیچیده به کار می‌روند و معمولاً در بالاترین و پایین‌ترین نقاط شاه تیر قرار می‌گیرند.
۵. تیرآهن تراس یا خرپا
در برخی سازه‌ها، تیرآهن‌ها به شکل خرپا کنار هم قرار می‌گیرند تا سازهای مستحکم به وجود بیاورند. تیرآهن خرپا در سقف‌های انبارها و همچنین در سازه‌های بزرگ صنعتی کاربرد دارد.
۶. تیرهای باریک کرومیک
تیرآهن‌های باریک کرومیک برای سازه‌هایی با ابعاد کوچک و مقاوم در برابر بارهای متغیر کاربرد دارند. این تیرآهن‌ها با طراحی خاص خود می‌توانند فشارهای زیادی را تحمل کنند.
نتیجه‌گیری
در نهایت، تیرآهن‌ها یکی از مهم‌ترین اجزاء در ساختمان‌سازی و مهندسی عمران هستند. با توجه به انواع مختلف تیرآهن و ویژگی‌های منحصر به فرد هر کدام، مهندسان می‌توانند گزینه‌ای مناسب را برای هر نوع پروژه انتخاب کنند. استفاده از تیرآهن‌های با کیفیت، علاوه بر افزایش مقاومت و استحکام سازه، می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و تسریع روند ساخت کمک کند. همچنین، فناوری‌های جدید در تولید تیرآهن‌ها این امکان را فراهم کرده‌اند که از آن‌ها در پروژه‌های مختلف با شرایط پیچیده‌تر استفاده شود.
۱. تیرآهن چیست؟
تیرآهن یک مقطع فلزی است که در ساختمان‌سازی برای تحمل بارهای مختلف به طور افقی استفاده می‌شود. این مقاطع به دلیل استحکام بالا و شکل خاص خود در ساخت اسکلت‌بندی ساختمان‌ها و پروژه‌های صنعتی کاربرد دارند.
۲. چه تفاوتی بین تیرآهن IPE و تیرآهن IPB (هاش) وجود دارد؟
تیرآهن IPE به شکل حرف I است و بال‌هایی با ضخامت یکسان دارد، در حالی که تیرآهن IPB (هاش) به شکل حرف H است و بال‌های آن عریض‌تر و مقاوم‌تر است، بنابراین برای تحمل بارهای بیشتر مناسب‌تر است.
۳. مزایای استفاده از تیرآهن در ساختمان چیست؟
تیرآهن‌ها دارای مزایای زیادی از جمله کاهش مصرف آهن، استحکام بالا، افزایش سرعت ساخت‌وساز، و قابلیت انعطاف‌پذیری در طراحی هستند که باعث می‌شود در پروژه‌های ساختمانی کاربرد گسترده‌ای داشته باشند.
۴. چه نوع تیرآهنی برای استفاده به عنوان ستون مناسب است؟
برای ساخت ستون‌های قطور، تیرآهن‌های هاش (IPB) معمولاً مناسب‌ترین گزینه هستند، زیرا این تیرآهن‌ها دارای مقطع مستحکم‌تری هستند و می‌توانند فشارهای زیاد را تحمل کنند.
۵. تیرآهن لانه زنبوری چه ویژگی‌هایی دارد؟
تیرآهن لانه زنبوری دارای حفره‌های ذوزنقه‌ای یا دایره‌ای شکل در بدنه خود است که باعث افزایش مقاومت آن در برابر لنگر خمشی می‌شود. این ویژگی موجب می‌شود که این نوع تیرآهن در پروژه‌های سنگین‌تر کاربرد بیشتری داشته باشد.
