تیرآهن استخوان بندی محکم سازه های شما
تیرآهن چیست و انواع تیرآهن کدامند؟ مشخصات فنی تیرآهن شامل چه مواردی است؟ کاربرد تیرآهن چیست و از آن برای ساخت کدام نوع سازه می توان استفاده کرد؟ کدام نوع از تیرآهن مناسب عملیات ساخت و ساز می باشد؟ وزن تیرآهن چگونه محاسبه می شود؟ جدول اشتال تیرآهن چیست؟ چگونه می توان تیرآهن با کیفیت را تشخیص داد؟
در ساختمان سازی یکی از مهم ترین مصالح ساختمانی تیرآهن است که برای تحمل نیروهای برشی و لنگر خمشی در ساخت و ساز، به روش های مختلف تولید می شود.
اگر قصد دارید با انواع تیرآهن و مشخصات فنی مربوط به آن که شامل سبک یا سنگین بودن آن، سطح مقطع، طول و سایز تیرآهن می باشد و همچنین روش های تولید و کاربرد آن در صنعت ساختمان سازی آشنا شوید، این مقاله برای شما است.
با خواندن این مقاله جامع، علاوه بر توانایی تشخیص اصل بودن تیرآهن و روش های تقویت تیرآهن، با عملیات جوشکاری تیرآهن نیز آشنا خواهید شد.
فهرست تیرآهن
تیرآهن چیست؟
تیرآهن یا Beam نوعی آهن است که جزو مصالح ساختمانی پرکاربرد و بنیادین در ساخت و ساز و صنعت ساختمان محسوب می شود.
تیرآهن که از پروفیل فولادی سنگین تولید می شود، شامل دو بخش اصلی جان و بال است. جان تیرآهن بخش مرکزی و اصلی تیر است که به صورت یک ورق افقی و ضخیم در وسط تیر قرار دارد. جان تیرآهن وظیفه تحمل نیروهای عمودی و برشی را بر عهده دارد. از سوی دیگر، بال تیرآهن شامل دو بخش جانبی تیر می‌شود که به صورت دو ورق عمودی در دو طرف جان قرار گرفته اند. بال تیرآهن وظیفه تحمل نیروهای خمشی را بر عهده دارد. تیرآهن قدرت لازم برای تحمل بارهای خمشی و لنگر برشی را دارد و در انواع مختلفی تولید می شود.
تیرآهن از جنس فولاد است و به صورت شاخه ای تولید می شود که طول هر شاخه بین ۶ تا ۱۲ متر است. تیرآهن در انواع مختلفی متناسب با نوع سازه، تولید می‌شود، به همین دلیل است که از تیرآهن در بسیاری از سازه ها و پروژه های عمرانی استفاده می شود. به عنوان مثال در سوله، دال بتنی، اسکلت ساختمان، تیر و ستون، پل سازی و غیره از تیرآهن استفاده می شود.
تیرآهن سبک
تیرآهن سبک با بال های باریک تر و ضخامت کمتر نسبت به تیرآهن معمولی، وزنی به مراتب سبک تر دارد. این ویژگی، تیرآهن سبک را به انتخابی ایده ال برای سازه هایی تبدیل می کند که به دنبال تعادل بین استحکام و وزن هستند.
از بین انواع تیرآهن سبک، تیرآهن IPE پرکاربردترین نوع آن است. به دلیل تنوع بالایی که در سایز این نوع تیرآهن وجود دارد، در موارد مختلفی مثل سقف‌ها، ستون‌ها و خرپاها مورد استفاده قرار می گیرد.
از دیگر تیرآهن های سبک می توان به تیرآهن INP و همچنین تیرآهن HEA اشاره نمود. تیرآهن INP مناسب برای دهانه‌های کوتاه تر هستند. تیرآهن هاش سبک که آنها را به اختصار با علائم HEA می‌شناسند.
سایزهای کوچک تیرآهن‌های معمولی تیرآهن‌های سایز 8 تا 16، به دلیل وزن کم، در دسته تیرآهن‌های سبک قرار می‌گیرند.
تیرآهن سبک در ساخت سقف‌ها و خرپاها در ساختمان های مسکونی و تجاری، اسکلت بندی سوله ها و کارگاه های کوچک، ساخت درب ها و پنجره ها، ساخت نرده ها و حفاظ ها به کار می رود.
وزن کم و حمل و نقل آسان، قیمت مناسب، تنوع سایز بالا، سرعت نصب بالا، قابلیت بازیافت از جمله مزایای تیرآهن سبک است.
تیرآهن سبک دارای مقاومت و استحکام کمتر در مقایسه با تیرآهن های سنگین و همچنین محدودیت در کاربرد برای سازه های با بارهای سنگین می باشد.
تیرآهن سنگین
تیرآهن سنگین با ویژگی‌های منحصر به فردی مانند بال های پهن تر و ضخامت بیشتر، وزنی به مراتب سنگین تر دارد که کاربردهای آن را به پروژه های عظیم و خاص محدود می‌کند. تیرآهن سنگین به دلیل وزن بالا و استحکام زیاد، در ساخت سازه‌های عظیم مانند پل‌ها و سدها، اسکلت بندی ساختمان‌های مرتفع، ساخت سوله ها و کارخانجات، ساخت جرثقیل‌ها و ماشین آلات سنگین کاربرد دارند.
تیرآهن هاش سنگین را با علائم اختصاری HEB می‌شناسند. مزایای تیرآهن سنگین شامل مقاومت و استحکام بالا در برابر بارهای سنگین، سرعت نصب بالا، اشغال فضای کم، کاهش ضریب خطا و مصرف تیرآهن در سازه و قیمت مناسب در مقایسه با سایر مصالح است.
با این حال، قیمت تیرآهن سنگین به دلیل وزن بالا و استحکام زیاد، از تیرآهن‌های معمولی بیشتر است. بنابراین، برای انتخاب تیرآهن مناسب، حتماً با مهندسین عمران و متخصصان این حوزه مشورت کنید تا بتوانید تیرآهن مناسب برای پروژه مورد نظر انتخاب کرد.
انواع تیرآهن سنگین شامل تیرآهن هاش با تنوع سایز بالا و کاربرد در ساخت ستون و خرپا، سایزهای درشت تیرآهن های معمولی مانند 22، 24، 27 و 30 است. این تیرآهن‌ها به دلیل وزن بالا، در دسته تیرآهن‌های سنگین قرار می‌گیرند.
در نتیجه، تیرآهن سنگین به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی خود، در پروژه‌های عظیم و خاص کاربرد دارد و انتخاب مناسب آن، به مشورت با مهندسین عمران و متخصصان این حوزه وابسته است.
تیرآهن فوق سنگین
تیرآهن فوق سنگین HEM~IPBV به دلیل ابعاد و استحکام خارق العاده، برای ساخت سازه‌های عظیم و خاص مانند پل‌های بزرگ، سوله‌های صنعتی و اسکلت‌بندی برج‌ها به کار گرفته می‌شود. این تیرآهن ها با وزن فوق سنگین، تحمل بارهای سنگین و تنش‌های زیاد را به بهترین نحو ممکن انجام می دهد.
مشخصات فنی تیرآهن فوق سنگین شامل سایز از 120 تا 1008 میلی متر، عرض بال از 106 تا 302 میلیمتر، ضخامت جان و بال متناسب با ابعاد، وزن سنگین تر از تیرآهن های معمولی و IPE، طول تا 12 متر به صورت شاخه ای و تا 60 متر به صورت جوشی، استاندارد مطابق با استاندارد DIN آلمان (DIN 10265) و جنس فولاد با گریدهای مختلف مانند St37-50، St44-50 است.
مزایای تیرآهن فوق سنگین شامل استحکام و مقاومت فوق العاده بالا، قابلیت اطمینان بالا، طول دهانه های بلند، سرعت نصب بالا و قابلیت بازیافت است. این تیرآهن‌ها در پروژه هایی با نیاز به سازه‌های حساس و حیاتی که نیازمند استحکام و پایداری بی‌نظیر هستند، ایده‌ال است.
کاربردهای تیرآهن هاش فوق سنگین شامل پل های بزرگ، سوله های صنعتی، اسکلت بندی برج ها، ساخت سکوهای حفاری، ساخت استادیوم ها و سالن‌های ورزشی است.
مشخصات فنی تیرآهن
دانستن مشخصات فنی تیرآهن به انتخاب بهترین نوع آن کمک خواهد کرد و می توان اینطور نتیجه گرفت که انتخاب بهترین تیرآهن، متناسب با سازه ای که قرار است در آن از تیرآهن استفاده شود، ضروری است.
مشخصات فنی تیرآهن شامل موارد زیر می باشد، که در ادامه به بررسی هر یک خواهیم پرداخت:
- شکل ظاهری تیرآهن
- ابعاد تیرآهن
- وزن تیرآهن
- جنس تیرآهن
- استاندارد تیرآهن
- نوع تیرآهن
- ممان اینرسی تیرآهن
- مدول مقطع تیرآهن
- شعاع دوران تیرآهن
- مساحت سطح مقطع تیرآهن
- شعاع تنش تیرآهن
شکل ظاهری تیرآهن مشابه حرف I انگلیسی است که از جان، بال تشکیل شده است. ابعاد تیرآهن نیز شامل ارتفاع، عرض و ضخامت بخش جان است که واحد اندازه گیری آن میلیمتر می باشد. وزن تیرآهن که واحد اندازه گیری آن کیلوگرم بر متر طول است به ابعاد، ضخامت و چگالی فولاد بستگی دارد. در رابطه با جنس تیرآهن باید گفت، تیرآهن ها از فولاد با گریدهای مختلف مانند ST37 و ST44 تولید می شوند. استاندارد تیرآهن ها مطابق با استانداردهای مختلفی مانند DIN و ISIRI می باشد، که در انواع مختلفی مانند IPE، INP، هاش و لانه زنبوری تولید می شوند.
ممان اینرسی نشان دهنده مقاومت خمشی تیرآهن در برابر تنش است و با واحد سانتی متر به توان 4 بیان می شود. مدول مقطع نیز نشان‌دهنده حداکثر تنش مجاز در تیرآهن است و با واحد سانتی متر به توان 3 بیان می‌شود.
شعاع دوران نشان دهنده انعطاف‌پذیری تیرآهن در برابر پیچش است و با واحد سانتی متر بیان می‌شود. مساحت سطح مقطع نیز نشان‌دهنده سطح مقطع کل تیرآهن است و با واحد سانتی متر مربع بیان می‌شود. و در نهایت شعاع تنش نشان دهنده حداکثر تنش مجاز در فشردگی محوری تیرآهن است و با واحد میلی متر بیان می شود.
در نتیجه، آشنایی با مشخصات فنی تیرآهن ضروری است تا بتوان بهترین تیرآهن را برای پروژه عمرانی مورد نظر انتخاب کرد.
سطح مقطع تیرآهن
سطح مقطع تیرآهن، شکل هندسی آن در قطاع عرضی است که تنوع آن نشان دهنده کاربردهای مختلف این عضو کلیدی در ساخت‌وساز می‌باشد. رایج ترین انواع تیرآهن از نظر سطح مقطع شامل:
- تیرآهن T
- تیرآهن H
- تیرآهن I
- تیرآهن L
- تیرآهن C
تیرآهن T با بال های باریک و جان ضخیم، مناسب برای سقف ها، خرپاها، ستون ها و اسکلت بندی می باشد.
تیرآهن H با بال‌های پهن تر و ضخیم تر، مقاومت و استحکام بالا، مناسب برای سازه های عظیم مانند پل ها، سوله ها و برج ها است.
تیرآهن I شبیه به تیرآهن T، اما با بال های ضخیم تر، مقاومت بیشتر نسبت به تیرآهن T با ابعاد مشابه، مناسب برای دهانه های بلندتر است.
تیرآهن L با بال‌های ضخیم و جان باریک، مناسب برای گوشه ها، قاب‌ها و خرپاها، اتصال آسان است.
تیرآهن C با بال‌های خمیده و جان باریک، برای لبه ها، قاب‌ها و ساخت کانال، وزن کم و شکل پذیری بالا می باشد.
انواع تیرآهن
تیرآهن در انواع مختلف L و H و I و ناودانی تولید می‌شود. هر کدام از این انواع با توجه به خواص مکانیکی و شکل ظاهری، کاربردهای متفاوتی در صنایع مختلف از جمله ساختمان سازی، پل‌سازی، سوله و ماشین آلات دارند. انتخاب نوع تیرآهن مناسب برای هر پروژه، به عوامل مختلفی مانند نوع سازه، بار وارده، دهانه و الزامات فنی و مهندسی بستگی دارد.
در این بخش از مقاله قصد داریم به پرکاربردترین انواع تیرآهن در صنعت ساختمان اشاره نماییم:
- تیرآهن IPE
- تیرآهن INP
- تیرآهن IPB
- تیرآهن لانه زنبوری
- تیرآهن بلژیکی
- تیرآهن هاش یا اچ
- تیرآهن بال پهن
- تیرآهن نرمال
تیرآهن IPE
تیرآهن IPE، مخفف I Profile European است نوعی از تیرآهن های نیم پهن است که بر اساس استاندارد اروپا تولید می‌شود. این محصول به‌عنوان یکی از معروف ترین محصولات موجود در بازار فولاد است که در دسته محصولات معمولی جا دارد و شکل ظاهری آن شبیه به حرف I انگلیسی است.
تیرآهن IPE دارای بال‌های ابتدایی و انتهایی یکسان است و ضخامت بال و جان آن در تمام طول آن ثابت است. این محصول به‌دلیل ساختار خاص خود، مقاومت بالا در برابر بارهای افقی و عمودی دارد.
استاندارد ارتفاع تیرآهن IPE، 80 تا 600 میلیمتر برای تولید است، اما در ایران، سایزهای متداول و پرکاربرد آن 120 تا 300 میلیمتر است. این سایزها به‌دلیل کاربرد گسترده در ساخت و ساز و صنعت، بسیار پرکاربرد هستند.
تیرآهن IPE به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در ساخت وساز و صنعت به کار گرفته می‌شود. از جمله کاربردهای آن، ساخت سقف، دیوار، ستون و اسکلت بندی است. به دلیل مقاومت بالا و ساختار خاص خود، این محصول در پروژه های ساختمانی و صنعتی با نیاز به سازه‌های پایدار و مقاوم کاربرد دارد.
تیرآهن INP
تیرآهن INP یا همان پروفیل نرمال تیرآهن های H شکل است که ضخامت بال آن ها با فاصله گرفتن از جان تیرآهن کاهش می‌یابد. این استاندارد در کارخانجات روسیه و چین استفاده می‌شود.
تیرآهن INP در ساختارهای ساختمانی و مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد و از فولاد ساخته شده است. آنها برای ایجاد پشتیبانی و استحکام در سازه ها و ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرند.
این تیرآهن‌ها دارای ویژگی‌های مکانیکی مطلوب و استحکام بالا هستند و در انواع پروژه های ساختمانی رایج است. مقطع مشخصه I شکل تیرآهن dh، یا inp-beam قابلیت تحمل بار استثنایی را برای آنها فراهم می‌کند.
تیرهای INP از فولاد با کیفیت بالا و کم آلیاژ ساخته می‌شوند که هم از استحکام و هم دوام اطمینان می‌دهند. ابعاد این تیرآهن ها در طیف وسیعی از اندازه‌ها و ابعاد موجود هستند و طبق استاندارد اروپایی (EN) استاندارد شده اند.
کاربردهای تیرآهن INP در صنعت ساخت و ساز و بخصوص در بخش اسکلت ساختمانی و پل‌سازی بسیار متنوع و حیاتی هستند. آنها به عنوان ستون، خرپا و نعل ساختمان‌ها استفاده می‌شوند و نقش اصلی در تحمل وزن ساختمان ها دارند.
تیرآهن IPB
تیرآهن IPB، از تیرآهن‌های H انگلیسی است که دارای بال های پهن تری نسبت به تیرآهن‌های IPE هستند. این تیرآهن‌ها به‌دلیل ساختار خاص خود، برای ستون‌ها و سازه‌های عظیم به کار می رود.
تیرآهن‌های IPB در 3 نوع هاش سبک، هاش متوسط و هاش سنگین ساخته می‌شوند و با فولادهای St52، St44 و St37 تولید می‌شوند. هاش سنگین‌ترین نوع این تیرآهن‌ها است که دارای تحمل ظرفیت بار بیشتر و مقاومت بیشتر نسبت به دیگر مدل‌ها است.
این تیرآهن‌ها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در ساخت وساز و صنعت به کار گرفته می‌شوند. از جمله کاربردهای آن، ساخت ستون‌ها، سازه‌های عظیم، پل و سوله‌ها است. به دلیل مقاومت بالا و ساختار خاص خود، این محصول در پروژه های ساختمانی و صنعتی با نیاز به سازه های پایدار و مقاوم کاربرد دارد.
تیرآهن‌های IPB به دلیل ساختار خاص خود، در برابر بارهای افقی و عمودی مقاومت می‌کنند و به دلیل پهن بودن بال ها، در برابر نیروهای خمشی و برشی مقاومت می‌کنند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که این تیرآهن‌ها در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی با نیاز به سازه‌های پایدار و مقاوم کاربرد داشته باشند.
تیرآهن لانه زنبوری
تیرآهن لانه زنبوری یا تیرآهن CPE که دارای حفره هایی در طول جان خود است که باعث می‌شود وزن آن نسبت به سایر تیرآهن ها کمتر شود. این تیرآهن‌ها به دلیل ساختار خاص خود، دارای نیروی خمشی بیشتر و مقاومت بیشتر در برابر بارهای افقی و عمودی هستند.
تیرآهن‌های لانه زنبوری به دلیل افزایش ارتفاع تا 1.5 برابر تیر اولیه، نیروی خمشی بیشتری را تحمل می‌کنند و گزینه مناسبی برای ساخت پی، ستون، اعضای مهاربندی، اتصالات بادبندها و اتصالات تیر به ستون هستند.
نام گذاری تیرهای لانه زنبوری به دلیل شکل گیری این تیرها پس از عملیات بریدن و دوباره جوش دادن و تکمیل پروفیل به شکل لانه زنبور و شش ضلعی است. این نوع تیرها در طول خود، حفره‌های توخالی (در جان) دارند که به لانه زنبور شبیه هستند.
هدف از ساخت تیرهای لانه زنبوری این است که تیر توان خمشی بیشتری را با یک خیز (تغییر شکل) نسبتا کم و وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده شبیه به آن تحمل کند. ارتفاع پروفیل ۱۸ که دارای ۱۸ سانتی متر ارتفاع دارد تا ۲۷ سانتی متر قابل افزایش است.
این تیرآهن ها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در ساخت وساز و صنعت به کار گرفته می شوند. از جمله کاربردهای آن، ساخت پی، ستون، اعضای مهاربندی، اتصالات بادبندها و اتصالات تیر به ستون است. به دلیل مقاومت بالا و ساختار خاص خود، این محصول در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی با نیاز به سازه‌های پایدار و مقاوم کاربرد دارد.
تیرآهن بلژیکی
تیرآهن بلژیکی یک نوع تیرآهن خاص است که از شمش‌های فولادی با گریدهای مشخص تولید می‌شود. این محصول برای اولین بار توسط شرکت Bethlehem با استفاده از روش نورد سرد روانه بازار شد.
تیرآهن بلژیکی دارای استحکام و مقاومت بالا به دلیل استفاده از شمش‌های فولادی مرغوب، قابلیت انعطاف پذیری تا حدی انعطاف پذیر بوده و می‌توان از آن در اشکال مختلف استفاده کرد، قابلیت جوشکاری به راحتی قابل جوشکاری بوده و اتصالات محکمی را ایجاد می‌کند.
طول شاخه های بلند در شاخه های بلند تا 12 متر تولید می‌شود که به صرفه جویی در زمان و هزینه ها کمک می‌کند.قیمت مناسب در مقایسه با سایر تیرآهن‌های مشابه، قیمت مناسب تری دارد.
تیرآهن بلژیکی در ساخت و ساز، ماشین‌سازی، صنعت نفت و گاز و کشتی سازی به کار می رود. انواع آن شامل تیرآهن هاش (H)، تیرآهن بال نیم پهن و تیرآهن لانه زنبوری است. مزایای استفاده از تیرآهن بلژیکی عبارتند از استحکام و پایداری بالا، سرعت ساخت و ساز بالا، کاهش هزینه‌ها و قابلیت بازیافت. این محصول به صرفه جویی در زمان و هزینه ها کمک می‌کند و در برابر زلزله و سایر بلایای طبیعی مقاوم تر است.
تیرآهن هاش یا اچ
تیرآهن هاش یا اچ به نام تیرآهن بال پهن هم شناخته می شود به خاطر شباهت ظاهری آن به H انگلیسی، به این تیرآهن هاش نیز می‌گویند. سبک تر از انواع دیگر تیرآهن ها است. اندازه بال آن با ارتفاع برابر است و مقاطع ساده دارد. این تیرآهن به عنوان ستون در تیرها و خرپاها استفاده می‌شود. علامت اختصاری IPB L برای سبک وزن و IPB V برای سنگین وزن آن است.
تیرآهن بال پهن
تیرآهن بال پهن، عضوی از خانواده تیرآهن‌ها است که با بال‌های پهن تر و ضخیم تر نسبت به تیرآهن IPE، در ساخت و ساز سازه‌های مختلف با دهانه‌های متوسط تا بلند به کار می‌رود. این نوع تیرآهن به دلیل استحکام و مقاومت بالا، انتخابی مناسب برای سقف، خرپا و اسکلت بندی ساختمان‌ها است.
تیرآهن نرمال
تیرآهن نرمال یا همان تیرآهن معمولی یکی از محصولات کارخانه‌های فولاد سازی است که به روش نورد گرم یا اکسترود تولید می‌شود. سطح مقطع این محصولات به شکل I انگلیسی است. شکل ظاهری این محصولات موجب شده به آنها تیرآهن‌های I نیز گفته شود. این تیرآهن‌ها در ایران و در کارخانه‌های فولاد سازی متفاوتی تولید می‌شوند.
تیرآهن نرمال به دلیل شکل ظاهری و سطح مقطع I انگلیسی، در ساخت سقف، دیوار و سازه‌های فلزی استفاده می‌شود. تیرآهن نرمال در اندازه‌های مختلف تولید می‌شود، از جمله 100، 150، 200، 250 و 300 میلیمتر. این اندازه‌ها به دلیل نیاز به ساخت سازه‌های مختلف، در کارخانه‌های فولاد سازی متفاوتی تولید می‌شوند.
تیرآهن نرمال به دلیل کیفیت بالا و استحکام زیاد، در ساخت سازه های مهم و حساس استفاده می‌شود.
سایز تیرآهن
سایز تیرآهن با دو پارامتر عرض (W) و ارتفاع (H) سنجیده می‌شود. به عنوان مثال، تیرآهن سایز 12، عرضی 12 سانتی‌متر و ارتفاعی 12 سانتی‌متری دارد. انتخاب سایز تیرآهن مناسب برای هر پروژه، به عوامل مختلفی از جمله نوع سازه، بار وارده، دهانه‌ها و الزامات فنی و مهندسی بستگی دارد. رایج ترین سایزهای تیرآهن عبارتند از:
- تیرآهن 8
- تیرآهن 10
- تیرآهن 12
- تیرآهن 14
- تیرآهن 16
- تیرآهن 18
- تیرآهن 20
- تیرآهن 22
- تیرآهن 24
- تیرآهن 27
- تیرآهن 30
- تیرآهن 40
- تیرآهن 300
تیرآهن 8
تیرآهن 8، یکی از سایزهای پرکاربرد تیرآهن در ساختمان‌سازی است. این تیرآهن با سایز 8 (معادل 80 میلی متر) و نوع IPE به عنوان تیر فرعی، تیر کلاف، تیر میانی و خرپا در ساختمان‌های مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می‌شود. این تیرآهن دارای قیمت مناسب، دسترسی آسان و تنوع بالا در تولید است، اما تحمل بار آن محدود بوده و برای استفاده به عنوان تیر اصلی و ستون در سازه‌های با دهانه بلند مناسب نیست.
کاربردهای تیرآهن 8 شامل پوشش سقف طبقات، ساخت خرپا، نعل درگاه، تیر لانه زنبوری و سایر کاربردهای فلزی سبک مانند نرده و راه پله می‌شود. در انتخاب و استفاده از تیرآهن 8، نقشه سازه، کیفیت تولید و بررسی عیوب ظاهری آن بسیار حائز اهمیت است. وزن تقریبی تیرآهن 8 وزن شاخه 1 متری 6 کیلوگرم می باشد . وزن شاخه 12 متری 72 کیلوگرم (تقریبی) می باشد.
تیرآهن 10
تیرآهن 10 یکی از سایزهای رایج در صنعت ساختمان‌سازی است که به عنوان تیر فرعی، تیر کلاف، تیر میانی و خرپا در سازه‌های مختلف کاربرد دارد. این تیرآهن برای پوشش سقف طبقات ساختمان‌های مسکونی، تجاری و اداری استفاده می‌شود و به عنوان نعل درگاه در دیوارهای آجری نیز به کار می‌رود. تیرآهن 10 به دلیل وزن سبک و استحکام مناسب، برای ساخت خرپاهای ساده و سبک در پروژه‌های مختلف بسیار مناسب است.
این تیرآهن با وزن 80 کیلوگرم در هر متر، یکی از سبک‌ترین تیرآهن‌های موجود در بازار به شمار می‌آید و با استاندارد IPE و طول 6 متر (قابل برش به اندازه دلخواه) تولید می‌شود. تیرآهن 10 به عنوان ماده اولیه برای ساخت تیرهای لانه زنبوری در سقف‌ها و خرپاها نیز کاربرد دارد. از مزایای این تیرآهن می‌توان به قیمت مناسب و مقاومت کافی اشاره کرد، اما از معایب آن ظرفیت باربری محدود و کاربرد خاص آن است.
هنگام انتخاب تیرآهن 10، توجه به نوع سازه، دهانه، بارهای وارده و بودجه ضروری است. همچنین مشاوره با متخصصین در طراحی و اجرای سازه‌های با تیرآهن 10 بسیار حائز اهمیت است تا بهترین نتیجه حاصل شود.
تیرآهن 12
تیرآهن سایز 12 یک سایز پرکاربرد در ساخت و ساز است که برای ساخت ستون، تیر و پوشش سقف استفاده می شود. این سایز تیرآهن به دلیل استحکام بالا، وزن مناسب و قیمت مقرون به صرفه آن، کاربرد زیادی دارد. عمده کاربرد آن در پوشش سقف طبقات، ستون و تیر، تیر فرعی در سازه های بزرگ و ساخت تیر لانه زنبوری است.
تیرآهن سایز 12 یکی از پرکاربردترین سایزها در ساختمان سازی است. این تیرآهن با استاندارد IPE تولید می‌شود و در اجرای سقف و ستون کاربرد دارد. وزن تیرآهن 12 استاندارد برابر با 125 کیلوگرم است.
تیرآهن 14
تیرآهن 14 در انواع IPE، هاش سبک، هاش سنگین و لانه زنبوری موجود است. کاربرد آن شامل ساخت ستون، نعل، خرپا و پوشش سقف، صفحات کفی ستون، تیرهای اصلی و فرعی در سازه های سبک و سنگین، پالایشگاه ها، اسکله ها و بدنه کشتی است.
تیرآهن سایز 14 یکی از پرمصرف ترین سایزها می‌باشد. وزن تیرآهن سایز 14 استاندارد برابر با 155 کیلوگرم است. بیشترین نوع تیرآهن ۱۴ دارای استاندارد IPE هستند. وزن تیرآهن 14 در انواع لانه زنبوری، دوبل و نیمه سبک متفاوت است.
تیرآهن سایز 14 اصفهان مطابق با وزن استاندارد در جدول اشتال می‌باشد. وزن تیرآهن 14 برای فعالان بازار اهمیت زیادی دارد. تیرآهن 14 جز پر مصرف ترین سایزهای تیرآهن است. وزن تیرآهن 14 سایر شرکت‌ها با وزن استاندارد یا وزن تیرآهن 14 اصفهان تفاوت کمی دارد.
تیرآهن 16
تیرآهن سایز 16 با استحکام و مقاومت بالاتری نسبت به تیرآهن های 12 و 14، در انواع IPE و I7، هاش و لانه زنبوری تولید و در بازار عرضه می شود. کاربرد آن در صنعت ساخت و ساز به صورت زیر می باشد استفاده در اسکلت سازه، ساخت ستون و تیر، کاربرد به عنوان تیرهای فرعی در پوشش سقف، ساخت نعل و خرپا، ساخت تیر لانه زنبوری.
تیرآهن 16 یکی از سایزهای رند تیرآهن ها است که مصرف زیادی در ساختمان دارد. وزن استاندارد آن معادل 190 کیلوگرم است. وزن تیرآهن 16 در برند های مختلف متفاوت است و برخی برند ها این تیرآهن را در وزن های کمتر یا بیشتر از وزن استاندارد در جدول اشتال تولید می‌کنند. اما وزن تیرآهن 16 اصفهان معادل 190 کیلوگرم و مطابق با جدول اشتال می‌باشد.
تیرآهن 18
تیرآهن 18 با وزن بیشتر و سنگین بودن نسبت به تیرهای قبلی، در سازه های بزرگ به صورت گسترده استفاده می شود. این سایز تیرآهن مقاومت بالاتری در برابر تنش ها و نیروهای خمشی دارد و به دلیل مقاومت خوب آن، بیشتر به عنوان ستون های اصلی طبقات اولیه سازه استفاده می شود. کاربردهای کلی تیرآهن سایز 18 در انواع IPE و I7، هاش و لانه زنبوری عبارتند از، استفاده در قسمت های مختلف سازه های بزرگ و سنگین، استفاده به عنوان ستون اصلی و ساخت تیرآهن لانه زنبوری. به همین دلیل، این سایز تیرآهن در پروژه های ساخت و ساز با نیاز به مقاومت بالا به کار می رود.
تیرآهن 18 یکی از سایزهای متوسط و پر مصرف است و وزن استاندارد آن حدود 226 کیلوگرم است. وزن تیرآهن 18 اصفهان نیز استاندارد تر و مطابق با جدول اشتال می‌باشد.
تیرآهن 20
تیرآهن 20 یکی از انواع تیرآهن‌ها با ارتفاع 20 سانتی‌متر است که به دلیل استحکام و مقاومت مناسب، در ساختمان‌سازی و پروژه‌های عمرانی به کار می‌رود. تیرآهن 20 گزینه مناسبی برای بارهای سنگین و سازه های مقاوم در برابر تنش های مختلف می باشد. به همین دلیل است که در صنعت ساخت و ساز از این نوع تیرآهن محبوب برای ساخت انواع سازه فولادی، پل و دال بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به ویژگی‌های مکانیکی عالی، تیرآهن 20 گزینه‌ای مناسب برای بارهای سنگین و سازه‌های مقاوم در برابر تنش‌های مختلف است.
تیرآهن 20 جز سایزهای درشت و سنگین است و برای سازه های بزرگ تر استفاده می شود. وزن استاندارد آن حدود 268 کیلوگرم است و وزن 1 متر آن 4.22 کیلوگرم است. وزن تیرآهن 20 اصفهان نیز کاملا استاندارد و مطابق جدول اشتال است.
تیرآهن 22
تیرآهن سایز 22 با مقاومت و استحکام بالایی که دارد، در پروژه های ساخت و ساز با نیاز به مقاومت بالا استفاده می شود. این سایز تیرآهن در سه نوع IPE، هاش (سبک و سنگین) و لانه زنبوری در بازار عرضه می شود.
تیرآهن 22 به دلیل مقاومت بالایی که دارد، در ساخت اسکلت سازه استفاده می شود تا سازه بتواند وزن و فشارهای مختلف را تحمل کند. تیرآهن 22 به دلیل سنگین بودن و مقاومت بالایی که دارد، به عنوان ستون، کفی ستون و تیر در سازه های مختلف استفاده می شود.
تیرآهن 22 به دلیل مقاومت بالایی که دارد، در ساخت پل و سکو استفاده می شود تا بتواند وزن و فشارهای مختلف را تحمل کند. تیرآهن 22 به دلیل سنگین بودن و مقاومت بالایی که دارد، در ساخت راه پله استفاده می شود تا بتواند وزن و فشارهای مختلف را تحمل کند. به همین دلیل، تیرآهن 22 در پروژه های ساخت و ساز با نیاز به مقاومت بالا به کار می رود.
تیرآهن 22 با وزن 312 کیلوگرم در هر متر، در ساخت ستون‌های اصلی ساختمان های مرتفع، تیرهای اصلی در سوله ها و پل‌ها و خرپاهای فوق سنگین به کار می‌رود. این تیرآهن به دلیل استحکام و ظرفیت باربری بالا، در ساخت سازه های سنگین و فوق سنگین استفاده می‌شود.
تیرآهن 24
تیرآهن سایز 24 با وزن بالایی که دارد، در صنایع مختلفی از جمله ساختمان سازی، پل سازی، اسکله سازی، پالایشگاه و ساخت نعل درگاه و خرپا استفاده می شود. این تیرآهن با سه نوع هاش، IPE و لانه زنبوری در بازار عرضه می شود.
کاربرد تیرآهن سایز 24 در ساخت اسکلت سازه، استفاده به عنوان ستون، استفاده به عنوان شاه تیر یا تیر اصلی، ساخت تیرهای کلاف و تیرک میانی و فرعی، استفاده در پل سازی و اسکله سازی، کاربرد در پالایشگاه، ساخت نعل درگاه و ساخت خرپا و استفاده در کفی ستون ساختمان می باشد. با توجه به وزن بالای این تیرآهن، قیمت آن نیز بالاتر است، اما دسترسی به قیمت روز تیرآهن 24 برای فعالان این حوزه اهمیت بسزایی دارد.
تیرآهن 24 با وزن 358 کیلوگرم در هر متر، در ساخت ستون های اصلی پل های بزرگ، تیرهای اصلی در سوله های با دهانه‌های بسیار بلند و اسکله‌ها به کار می‌رود. این تیرآهن به دلیل استحکام و ظرفیت باربری بالا، در ساخت سازه‌های سنگین و فوق سنگین استفاده می‌شود.
تیرآهن 27
تیرآهن سایز 27 مختص تیرآهن IPE است و در استانداردهای ملی و بین المللی در زمینه تولید تیرآهن IPE، سایز تیرآهن تولیدی بعد از سایز 22 به ترتیب سایزهای 24، 27 و 30 می باشد. کاربرد تیرآهن سایز 27 در ساخت اسکلت سازه، سازه های سنگین، ستون و پوشش سقف، طبقات زیرین ساختمان و ساخت پل می باشد. این تیرآهن در دو نوع IPE و لانه زنبوری تولید می شود و قیمت آن نیز بر اساس همین تنوع اعلام می گردد.
تیرآهن 27 با وزن 431 کیلوگرم در هر متر، در ساخت ستون‌های اصلی پل‌های بسیار بزرگ، تیرهای اصلی در سوله های با دهانه‌های فوق بلند و اسکله‌های فوق سنگین به کار می رود. تیرآهن 27 به عنوان اساسی ترین پروفیل ساختمانی می باشد که در ساختمان به صورت ستون ، خرپا ، نعل ، تیر در پوشش سقف ها و پل های لانه زنبوری استفاده می شود.
تیرآهن 30
تیرآهن سایز 30 از جمله تیرآهن های سنگین مورد استفاده در ساخت و ساز می باشد و متعاقبا قیمت بالاتری نیز دارد. این تیرآهن در انواع IPE، هاش سبک و سنگین و تیرآهن لانه زنبوری تولید و عرضه می شود. کاربرد تیرآهن 30 در سازه های مرتفع، ساخت ستون، ساخت تیر اصلی (شاه تیر)، پل سازی و موارد دیگر است. قیمت آن در انواع IPE، هاش سبک و سنگین و تیرآهن لانه زنبوری تولید شده در کارخانه های مختلف متفاوت خواهد بود. عامل تاثیرگذار دیگر در قیمت تیرآهن سایز 30، نوع تیرآهن و کارخانه تولیدکننده آن است.
تیرآهن 30 با ارتفاع مناسب خود، در برابر تنش های وارده بر سازه مقاومت کرده و تحمل بالایی در برابر فشارها دارد. این تیرآهن با وزن 508 کیلوگرم در هر متر، در ساخت سازه های سنگین و فوق سنگین به کار می‌رود. اغلب در پروژه های عمرانی، شهری، ساختمانی و صنعتی از آن استفاده می‌شود، به خصوص در ساخت سازه های مرتفع، مانند برج ها، ساختمان‌های بلند و پل‌ها. این تیرآهن به دلیل استحکام و ظرفیت باربری بالا، در ساخت سازه‌های با دهانه های بلند و سنگین به کار می‌رود.
تیرآهن 40
تیرآهن 40 یکی از سنگین وزن ترین تیرآهن مورد استفاده در ساختمان سازی است که ضخامت بال آن ثابت است. این تیرآهن بر اساس استاندارد اروپا تولید می شود و مقاومت خمشی مناسبی دارد.
ضخامت جان نیمرخ IPE نسبت به نوع INP کمتر بوده و عرض آن بیشتر است. تیرآهن IPE بر اساس ارتفاع جان نامگذاری می شود و ارتفاع جان تیرآهن 40 برابر با 40 سانتی متر یا 400 میلی متر است. جان تیرآهن در برابر نیروهای برشی مقاومت می کند و بال های آن در برابر گشتاور خمشی مقاومت می کنند. برش تیرآهن ها در صورت موافقت مهندس ناظر می تواند با اره یا برش دستی انجام گیرد و کلیه ناصافی هایی که بر اثر برش به وجود می آید، باید با سنگ زدن برطرف شود.
وزن تیرآهن 40 برابر با 66.300 کیلوگرم بر متر است. ارتفاع جان (h) برابر با 400 میلی متر، عرض بال (b) برابر با 180 میلی متر، ضخامت جان (s) برابر با 8.6 میلی متر و ضخامت بال (t) برابر با 13.5 میلی متر است. سطح مقطع آن برابر با 84.5 سانتی متر مربع است.
تیرآهن 300
در اصطلاح عام، تیرآهن 300 به تیرآهن با جان 30 سانتی متر اشاره دارد. این نوع تیرآهن جزو تیرآهن های سنگین محسوب میشه و در سازه های مرتفع، پل ها، و سازه های صنعتی کاربرد دارد.
تیرآهن 300 می‌تواند به سه صورت اشاره داشته باشد. سایز تیرآهن به معنی تیرآهن با جان 30 سانتی متر است که در سازه‌های مرتفع، پل‌ها و سازه‌های صنعتی کاربرد دارد. نوع خاص تیرآهن به معنی تیرآهن با نام یا مشخصات خاص است مثل تیرآهن IPE ۳۰۰.
وزن تیرآهن به معنی تیرآهن با وزن 300 کیلوگرم است که سایزهای 24، 27 و 30 را شامل می‌شود. وزن تیرآهن 30 برای شاخه 12 متری 507 کیلوگرم است.
طول تیرآهن
طول استاندارد تیرآهن‌ها ۱۲ متر است، اما تیرآهن ها با طول های کوتاه تر نیز تولید می‌شوند که به آن تیرآهن نرمال می‌گویند. طول ۱۲ متر برای تیرآهن های معمولی و رایج بازار از نوع IPE می‌باشد. همچنین، تیرآهن ها با طول‌های بیشتر نیز تولید می‌شوند، اما این نوع تیرآهن‌ها بیشتر در پروژه‌های خاص و با نیازهای خاص استفاده می‌شوند.
وزن تیرآهن
وزن تیرآهن یکی از مهم ترین مشخصات فنی آن می باشد. علاوه بر ضخامت و چگالی فولاد، ابعاد تیرآهن نیز در وزن آن نقش دارند. به عنوان مثال وزن تیرآهن 14 (معادل 140 میلی متر) که یکی از محبوب ترین انواع تیرآهن است، معادل 155 کیلوگرم است. برای محاسبه وزن تیرآهن به دو روش کلی می‌توانید اقدام کنید:
- محاسبه وزن تیرآهن با جدول اشتال
- محاسبه وزن تیرآهن با فرمول
محاسبه وزن تیرآهن با جدول اشتال
استفاده از جداول اشتال دقیق‌ترین روش برای محاسبه وزن تیرآهن است.
در جداول اشتال، اطلاعات کاملی از قبیل ابعاد، وزن، ضخامت، مساحت جان و بال، شعاع دوران، ممان اینرسی و سایر مشخصات فنی انواع تیرآهن وجود دارد.
در جدول اشتال، با توجه به ابعاد تیرآهن (عرض، ارتفاع و ضخامت جان)، وزن یک متر طول آن را بیابید. برای محاسبه وزن کل تیرآهن، کافی است وزن یک متر طول را در طول تیرآهن (بر حسب متر) ضرب کنید.
مثال: فرض کنید می‌خواهید وزن تیرآهن IPE 16 با طول 10 متر را محاسبه کنید. با مراجعه به جدول اشتال، وزن یک متر طول تیرآهن IPE 16 را 190 کیلوگرم بیابید. وزن کل تیرآهن 10 متری برابر با 190 کیلوگرم/متر * 10 متر = 1900 کیلوگرم خواهد بود.
محاسبه وزن تیرآهن با فرمول
روش دوم برای محاسبه وزن تیرآهن، استفاده از فرمول زیر است:
وزن (کیلوگرم) = (چگالی فولاد * طول * عرض * ضخامت جان) / 1000
در این فرمول:
- چگالی فولاد تقریبا برابر با 7850 کیلوگرم بر متر مکعب
- طول تیرآهن بر حسب متر
- عرض تیرآهن بر حسب متر
- ضخامت جان تیرآهن بر حسب متر
مثال: با استفاده از مثال قبلی، وزن تیرآهن IPE 16 با طول 10 متر را با فرمول محاسبه می‌کنیم
وزن (کیلوگرم) = (7850 * 10 * 0.16 * 0.0065) / 1000 = 189.2
همانطور که مشاهده می‌شود، وزن محاسبه شده با فرمول تقریبا به وزن بدست آمده از جدول اشتال نزدیک است.
کاربرد تیرآهن
تیرآهن به عنوان یکی از مهم ترین مصالح در ساخت و ساز، کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع مختلف دارد. در ادامه به برخی از کاربردهای رایج تیرآهن در صنعت ساختمان و عمران اشاره می‌کنیم:
- تیرآهن در سوله
- تیرآهن در اسکلت ساختمان
- تیرآهن در راه پله
- تیرآهن در تیر کلاف
- تیرآهن در خرپا
- تیرآهن در پل سازی
- تیرآهن در تیر
- تیرآهن در ستون
- تیرآهن در کفی ستونی و صفحه فولادی
- تیرآهن در ساخت کشتی و اسکله
- تیرآهن در ساخت سازه های نفت و گاز
تیرآهن در سوله
ساخت سوله با تیرآهن یکی از روش‌های معمول در ساختمان سازی است.
سوله سازه ای فلزی بدون ستون میانی و با سقف شیب‌دار در اشکال مختلف می باشد که از آن در مصارف صنعتی مانند کارخانه، انبار، پارکینگ، تالار، تعمیرگاه، مرغداری‌ها و غیره استفاده می‌شود.
برای ساخت سوله با تیرآهن، از انواع مختلف تیرآهن‌ها استفاده می‌شود. این تیرآهن‌ها دارای استانداردها و ابعاد مختلفی هستند. به عنوان مثال، تیرآهن‌های IPE، INP، IPB و CNP از جمله نوع های مختلف تیرآهن هستند. هر نوع تیرآهن دارای کاربرد و ظاهر مخصوص به خود است.
در ساخت سوله با تیرآهن، مراحلی مانند اندازه گیری، برش و مونتاژ تیر ورق‌ها در محل انجام می شود. این روش برای سوله‌های با متراژ کم مناسب است، اما همراه با هزینه های بیشتری همراه است.
به طور کلی، استفاده از تیرآهن در ساخت سوله به دوام و استحکام سازه کمک می‌کند. همچنین، نوع مصالحی که در ساخت سوله با تیرآهن استفاده می‌شود، تاثیر مستقیمی بر کیفیت و طول عمر سوله دارد. از تیرآهن‌های سبک‌تر برای کاهش هزینه ها استفاده می‌شود، اما در برخی شرایط جغرافیایی ممکن است استفاده از تیرآهن سبک مناسب نباشد.
تیرآهن در اسکلت ساختمان
تیرآهن یکی از مقاطع پرکاربرد در صنعت ساختمان سازی است. این محصول فولادی، به دو صورت I و H موجود است و در مصارف ساختمانی و صنعتی کاربرد دارد. وظیفه اصلی تیرآهن، انتقال بارها از تیر فرعی به سمت ستون هاست. به نحوی که اگر تیرآهن نبود، اسکلت ساختمان شکل نمی‌گرفت.
در ساختمان‌هایی با اسکلت فلزی، از عناصر آهنی به عنوان اعضای اصلی اسکلت استفاده می‌شود. این اعضا شامل ستون ها، قاب‌های فلزی و مخصوصا تیرآهن هستند. این سازه ها به دلیل وزن کم و استحکام بالا، سرعت بیشتر در ساخت و نصب دارند.
به طور کلی، تیرآهن در ساختمان‌سازی نقش مهمی ایفا می‌کند و برای تحمل بارهای مختلف به کار می‌رود.
تیرآهن در راه پله
تیرآهن راه پله یکی از اجزای مهم در سازه های فلزی است که برای ارتباط طبقات به یکدیگر از آن استفاده می‌شود. در ساخت راه پله، تیرآهن نقش اصلی دارد و با اتصال آن به دیوار، پاگرد و ستون‌ها، اجرای راه پله آغاز می‌شود. این تیرآهن ها به عنوان رابطی برای طبقات مختلف ساختمان عمل می‌کنند.
در اجرای راه‌پله، از تیرآهن‌های IPE با مقاومت بالا استفاده می‌شود. تیرآهن‌های IPE 160، IPE 140 و IPE 180 از جمله تیرآهن‌های پرکاربرد در اجرای راه پله هستند. این تیرآهن‌ها با اتصال به دیوار، پاگرد و ستون ها، اجرای راه پله را ممکن می‌سازند.
در اجرای راه پله، ابتدا رمپ (شیب) راه پله با شاخه های تیرآهن ایجاد می‌شود. محاسبه برآورد شیب رمپ و انتخاب تیرآهن مناسب برای اجرای راه پله نیاز به تخصص و دقت دارد.
تیرآهن در تیر کلاف
تیر کلاف، تیر افقی است که در سقف ساختمان به کار می‌رود و وظیفه اصلی آن انتقال بار سقف به ستون‌ها است. تیرآهن به دلیل استحکام بالا، ظرفیت باربری مناسب و قیمت مقرون به صرفه، یکی از مصالح اصلی در ساخت تیر کلاف به شمار می‌رود.
تیر کلاف یک عنصر مهم در ساخت اسکلت های سقف است که بارهای مرده و زنده را به ستون‌ها منتقل می‌کند و از خم شدن و شکستن سقف جلوگیری می‌کند. تیر کلاف همچنین پایداری جانبی برای تیرهای فرعی ایجاد می‌کند و بار را بین ستون‌ها توزیع می‌کند.
تیرآهن IPE رایج ترین نوع تیرآهن برای تیر کلاف است و به دلیل بال‌های مساوی و استحکام بالا، برای انتقال بارهای سنگین مناسب است. تیرآهن INP نیز برای تیر کلاف استفاده می‌شود، اما ظرفیت باربری آن نسبت به تیرآهن IPE کمتر است. لوله‌های فولادی نیز در برخی از سازه‌ها برای تیر کلاف استفاده می‌شوند.
برای انتخاب تیرآهن مناسب برای تیر کلاف، عوامل مختلفی مانند دهانه تیر کلاف، بارهای وارده بر سقف، نوع سقف و فاصله بین ستون‌ها باید در نظر گرفته شود. محاسبات دقیق توسط مهندس سازه، نقش کلیدی در انتخاب تیرآهن مناسب دارد.
تیرآهن در خرپا
تیرآهن یک مصالح اصلی در ساخت اعضای فشاری خرپاها است که به دلیل استحکام بالا، ظرفیت باربری مناسب و قیمت مقرون به صرفه، به کار می‌رود. تیرآهن‌ها در تشکیل اعضای فشاری، ایجاد پایداری کلی و انتقال بار به تکیه‌گاه ها نقش دارند.
تیرآهن IPE رایج ترین نوع تیرآهن برای خرپا است و تیرآهن H نیز برای ساخت اعضای فشاری با دهانه های بلند مناسب است. انتخاب تیرآهن مناسب برای خرپا به عوامل مختلفی مانند دهانه خرپا، بارهای وارده بر سازه، نوع خرپا و شرایط محیطی بستگی دارد.
مزایای استفاده از تیرآهن در خرپا شامل استحکام بالا، ظرفیت باربری مناسب، قیمت مقرون به صرفه و سهولت اجرا است. اما معایب استفاده از تیرآهن نیز وجود دارد، مانند هزینه بالا در مقایسه با سایر مصالح. بنابراین، انتخاب تیرآهن مناسب و اجرای صحیح آن به مهندس سازه بستگی دارد.
تیرآهن در پل سازی
تیرآهن در ساخت پل‌ها نقشی حیاتی ایفا می‌کند. بارها نیروهایی هستند که به پل وارد می‌شوند و مهندسان سازه باید ظرفیت تحمل بار هر عنصر را محاسبه کرده و بارها را به درستی توزیع کنند. تیرهای فولادی برای این منظور مناسب هستند، زیرا نسبت استحکام به وزن بالایی دارند و می‌توانند در برابر خمش، برش و پیچش مقاومت کنند.
تیرآهن‌ها بارها را از یک عنصر به عنصر دیگر یا از یک دهانه به دهانه دیگر منتقل می کنند. در یک پل ساده، تیرهای فولادی می‌توانند بارها را از عرشه به ستون‌ها منتقل کنند. در پل‌های بزرگ‌تر، این محصولات می‌توانند مسافت‌های طولانی تری را طی کرده و بارهای سنگین تری را نسبت به یک تیر واحد تحمل کنند.
به عنوان مثال، پل گلدن گیت در سانفرانسیسکو، ایالات متحده آمریکا یک پل معلق است که به طول ۱.۳ کیلومتر از خلیج سانفرانسیسکو عبور می‌کند. کابل‌های اصلی که عرشه را نگه می‌دارند به دو برج فولادی عظیم متصل شده اند. تیرآهن های فولادی به توزیع بارها از کابل‌ها به ستون‌ها کمک می‌کنند و ثبات بیشتری را برای برج ها فراهم می‌کنند.
تیرآهن IPE رایج ترین نوع تیرآهن برای پل سازی است و تیرآهن H نیز برای ساخت پل‌های با دهانه‌های بلند مناسب است. لوله‌های فولادی نیز در برخی از پل‌ها به عنوان عضو اصلی اسکلت یا عضو پرکننده استفاده می‌شوند.
انتخاب تیرآهن مناسب برای پل‌سازی به عوامل مختلفی مانند طول دهانه پل، بارهای وارده بر پل، نوع پل، شرایط محیطی و بودجه پروژه بستگی دارد. مزایای استفاده از تیرآهن در پل‌سازی شامل استحکام بالا، ظرفیت باربری مناسب، قیمت مقرون به صرفه، سهولت اجرا، طول عمر بالا و مقاومت در برابر عوامل محیطی است.
تیرآهن در تیر اصلی
تیرآهن در تیرهای اصلی یا شاه تیر به عنوان یک مصالح اصلی در ساختمان‌سازی به کار می‌رود. تیرهای اصلی یا شاه تیرها، بارهای ساختمان را به سایر اجزا تحمیل می‌کنند و با بهره‌مندی از خواصی همچون مقاومت بالا در برابر فشار، کشش و لنگر زدگی، پایداری در برابر اثرات زلزله و انعطاف پذیری در طراحی سازه ها، موارد استفاده فراوانی را از خود به نمایش می‌گذارند.
استفاده از تیرآهن در تیرهای اصلی به دلیل قابلیت انتقال بارها به نحوی که بارها به صورت یکنواخت و توزیع شده به سایر اجزا منتقل شوند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار خواهد بود.
تیرآهن در ستون
ستون‌ها از اجزای اصلی سازه‌های مختلف مانند ساختمان‌ها، پل‌ها و برج‌ها هستند که وظیفه اصلی تحمل بارهای عمودی را بر عهده دارند.
فونداسیون نقش مهمی در ساختمان سازی و سازه ها دارد که تیرآهن بار را به فونداسیون منتقل می کند و باعث تحمل بارهای عمودی و پایداری کلی ستون ها می شود.
تیرآهن H رایج ترین نوع تیرآهن برای ستون است و تیرآهن IPE نیز برای ستون استفاده می‌شود. لوله های فولادی نیز در برخی از سازه‌ها به عنوان ستون اصلی یا ستون پرکننده استفاده می‌شوند.
انتخاب تیرآهن مناسب برای ستون به عوامل مختلفی مانند ارتفاع ستون، بارهای وارده بر ستون، نوع سازه، شرایط محیطی و بودجه پروژه بستگی دارد. محاسبات دقیق توسط مهندس سازه، نقش کلیدی در انتخاب تیرآهن مناسب دارد.
مزایای استفاده از تیرآهن در ستون شامل استحکام بالا، ظرفیت باربری مناسب، قیمت مقرون به صرفه، سهولت اجرا، طول عمر بالا و مقاومت در برابر عوامل محیطی است. بنابراین، انتخاب تیرآهن مناسب و اجرای صحیح آن به مهندس سازه بستگی دارد.
تیرآهن در کفی ستونی و صفحه فولادی
تیرآهن در کفی ستونی و صفحه فولادی به عنوان یک عنصر سازه‌ای مهم کاربرد دارد. این تیرآهن‌ها به توزیع بارهای عمودی و افقی کمک می‌کنند و استحکام سازه را افزایش می‌دهند. در کفی ستونی، تیرآهن به عنوان پایه‌ای برای انتقال بار از ستون به زمین عمل می‌کند. همچنین، صفحه فولادی که به تیرآهن متصل می‌شود، می‌تواند بارهای ناشی از سازه‌های بالایی را به‌طور یکنواخت توزیع کند. استفاده از این عناصر در سازه‌ها به بهبود پایداری و عمر مفید آنها کمک می‌کند.
تیرآهن در ساخت کشتی و اسکله
کشتی و اسکله‌ها از سازه های مهمی هستند که نقش کلیدی در حمل و نقل دریایی و ارتباط بین بنادر ایفا می‌کنند. تیرآهن به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، تنوع در ابعاد و قیمت مقرون به صرفه، یکی از مصالح اصلی در ساخت این سازه‌ها به شمار می‌رود.
تیرآهن‌ها به عنوان اسکلت اصلی کشتی، وظیفه اصلی تحمل بارهای وارده بر کشتی (مانند وزن خود کشتی، بار محموله، بار امواج و بار باد) را بر عهده دارند.
تیرآهن برای ساخت بدنه کشتی و ایجاد فرم و شکل آن استفاده می‌شود. تیرآهن‌ها به تقسیم بار به طور یکنواخت در بدنه کشتی و جلوگیری از خم شدن و شکستن آن کمک می‌کنند.
تیرآهن در ساخت سازه های نفت و گاز
صنعت نفت و گاز از مهم‌ترین صنایع در جهان است و برای استخراج، فرآوری و انتقال این منابع ارزشمند به سازه‌های عظیم و پیچیده ای نیاز دارد. تیرآهن به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، تنوع در ابعاد و قیمت مقرون به صرفه، یکی از مصالح اصلی در ساخت این سازه‌ها به شمار می‌رود.
تیرآهن به عنوان اسکلت اصلی سکوهای نفتی، وظیفه اصلی تحمل بارهای سنگین (مانند وزن خود سکو، تجهیزات حفاری، چاه‌های نفت و گاز و بار باد و امواج) را بر عهده دارد.
تیرآهن‌ها برای ساخت پایه‌های خطوط لوله نفت و گاز و ایجاد پل‌ها و تقاطع‌ها استفاده می‌شود همچنین برای ساخت اسکلت اصلی مخازن ذخیره‌سازی نفت و گاز و تحمل فشار سیالات استفاده می‌شوند.
جدول اشتال تیرآهن
جدول اشتال تیرآهن یک راهنمای جامع برای انتخاب تیرآهن مناسب با سایز و ضخامت صحیح است. این جدول حاوی اطلاعات کاملی از قبیل ابعاد، وزن، ضخامت، مساحت جان و بال، شعاع دوران، ممان اینرسی و سایر مشخصات فنی انواع تیرآهن است. مهندسین عمران و سازندگان از این جدول به عنوان مرجعی دقیق برای انتخاب تیرآهن با توجه به نیاز پروژه خود استفاده می‌کنند.
برای انتخاب تیرآهن مناسب، باید نوع تیرآهن، ابعاد، ضخامت، وزن، مساحت جان و بال، شعاع دوران و ممان اینرسی را از جدول استخراج کنند. این اطلاعات به مهندسین کمک می‌کند تا با در نظر گرفتن نوع سازه، بار وارده، دهانه‌ها و الزامات فنی، تیرآهن مناسب را انتخاب کنند.
جدول اطلاعات و پارامترهای مهم تیرآهن:
| پارامتر | نماد | واحد |
|---|---|---|
| ارتفاع جان | h | میلیمتر |
| عرض بال | b | میلیمتر |
| ضخامت جان | s | میلیمتر |
| شعاع انحناء داخل جان به بال | r | میلیمتر |
| ضخامت بال + انحناء داخلی | c | میلیمتر |
| ارتفاع جان – ضخامت دو بال | h-2c | میلیمتر |
| محیط سطح مقطع | A | میلیمتر مربع |
| وزن یک متر | G | کیلوگرم |
| ممان اینرسی محور x | Jx | سانتی‌متر به توان 4 |
| مدول مقطع محور x | Wx | سانتی‌متر به توان 3 |
| شعاع چرخش در محور *ژیراسیون | Ix | سانتی‌متر |
| ممان اینرسی محور y | Jy | سانتی‌متر به توان 4 |
| مدول مقطع محور y | Wy | سانتی‌متر به توان 3 |
| شعاع چرخش محور y (ژیراسیون) | Iy | سانتی‌متر |
| مساحت سطح مقطع | A1 | سانتی‌متر مربع |
| شعاع تنش | RT | میلیمتر |
جدول اشتال تیرآهن حاوی اطلاعات زیر است:
| نوع تیرآهن | ابعاد (W*H) | ضخامت (جان، بال) | وزن | مساحت | شعاع دوران (x, y) | ممان اینرسی (x, y) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IPE 100 | 100*50 | 5.6, 8.0 | 11.3 | 50, 200 | 16.9, 10.1 | 1160, 2320 |
| IPE 120 | 120*60 | 6.5, 9.0 | 15.4 | 72, 288 | 20.8, 12.5 | 1848, 3584 |
| IPE 140 | 140*70 | 7.4, 10.0 | 19.8 | 98, 420 | 24.9, 15.0 | 2688, 5220 |
| IPE 160 | 160*80 | 8.3, 11.0 | 24.7 | 128, 560 | 29.2, 17.5 | 3704, 7240 |
| IPE 180 | 180*90 | 9.1, 12.0 | 30.1 | 158, 720 | 33.4, 20.0 | 4900, 9600 |
| IPE 200 | 200*100 | 10.0, 13.0 | 35.9 | 200, 900 | 37.6, 22.5 | 6280, 12320 |
| IPE 220 | 220*110 | 11.0, 14.0 | 42.2 | 242, 1100 | 41.8, 25.0 | 7848, 15600 |
| IPE 240 | 240*120 | 12.0, 15.0 | 48.9 | 288, 1320 | 46.0, 27.5 | 9600, 19440 |
| IPE 260 | 260*140 | 13.0, 16.0 | 56.1 | 336, 1560 | 50.2, 30.0 | 11648, 24000 |
| IPE 280 | 280*150 | 14.0, 17.0 | 63.8 | 420, 1800 | 54.4, 32.5 | 13824, 29360 |
| IPE 300 | 300*160 | 15.0, 18.0 | 72.1 | 480, 2040 | 58.6, 35.0 | 16200, 35560 |
| HEA 100 | 100*80 | 5.6, 8.0 | 13.1 | 80, 160 | 17.5, 10.6 | 1360, 2560 |
| HEA 120 | 120*100 | 6.5, 9.0 | 17.2 | 120, 240 | 21.2, 12.8 | 2112, 4096 |
استاندارد تیرآهن
تیرآهن ها با استانداردهای مختلف تولید می شوند که هر یک از این استانداردها شامل ویژگی های فنی، الزامات کیفیت و روش های آزمایش تیرآهن ها است. استاندارد تیرآهن ها شامل موارد زیر می باشد:
- استاندارد ملی ایران (ISIRI)
- استاندارد اروپا (EN)
- استاندارد آمریکا (ANSI)
نورد تیرآهن
نورد تیرآهن فرآیند فلزکاری است که برای تغییر شکل مقطع تیرها و مقاطع فولادی سازه به منظور برآورده کردن الزامات طرح‌های خاص استفاده می‌شود. این فرآیند عمدتا در ساخت پل، ساختمان و سازه‌های مختلف صنعتی استفاده می‌شود.
نورد تیرآهن یک فرآیند پیچیده است که نیاز به مهارت و تجربه دارد. در این فرآیند، تیرها و مقاطع فولادی سازه به صورت گرم یا سرد به شکل‌های مختلفی تغییر شکل داده می‌شوند. این تغییر شکل می‌تواند به منظور برآورده کردن الزامات طرح های خاص، مانند تغییر شکل به اشکال منحنی یا دایره ای، باشد.
تیرآهن‌ها از طریق روش‌های مختلفی تولید می‌شوند. دو روش اصلی نورد گرم و نورد سرد است. نورد گرم تیرآهن به دمای مومسانی می‌رسد و با عبور از میان غلطک های گوناگون، شکل می‌گیرد. این روش به دلیل سهولت ساخت و ارزان تر بودن آن نسبت به نورد سرد، بیش ترین استفاده و کاربرد تیرآهن تولید شده با نورد گرم در صنعت ساخت و ساز است.
نورد سرد تیرآهن از آنجایی که ابعاد کوچکتری دارند، از استحکام و در نتیجه دوام بیشتری برخوردار هستند. این روش گران تر است، اما از تمرکز و تحمل بیش تری بهره می‌برند.
روش‌های دیگر نورد تیرآهن شامل نورد طولی، نورد عرضی، نورد شکلی یا مقطعی، نورد دو غلتکی، نورد چند غلتکی و نورد خوشه ای است. هر کدام از این روش‌ها برای تولید محصولات فولادی با اشکال خاص استفاده می‌شوند.
تقویت تیرآهن
تیرآهن در بعضی مواقع نیاز به تقویت دارد زیرا ویژگی‌های موجود در آن پاسخگو نخواهد بود. برای سنجش مقاومت تیرآهن، دو عامل تنش‌های فشاری و کششی سنجیده می‌شوند.
با انجام تست مکانیکی کشش و فشار، می‌توان دریافت که یک تیرآهن در برابر این تنش‌ها چه میزان مقاومتی دارد. تیرآهن‌های استاندارد با استانداردهای IPE، IPB و INP اغلب مقاومت خوبی در برابر این تنش‌ها خواهند داشت، اما باز هم باید به تولید کننده این محصول مراجعه کرد.
روش‌های تقویت تیر فلزی برای افزایش مقاومت آن در برابر بارهای وارده انجام می‌شود. برخی از این روش‌ها عبارتند از:
استفاده از روکش فولادی که برای افزایش مقاومت خمشی و افزایش ضخامت تیر استفاده می‌شود. این روش برای تیرهایی که دچار کمانش جانبی یا موضعی شده‌اند مناسب است.
افزودن سخت کننده‌های جان که برای افزایش مقاومت فشاری تیر استفاده می‌شود. این روش برای تیرهایی که در معرض بارهای فشاری سنگین قرار دارند مناسب است.
افزودن ورق‌های موازی با جان تیر که برای افزایش مقاومت برشی تیر استفاده می‌شود. تقویت با استفاده از الیاف FRP که برای افزایش مقاومت کششی و خمشی تیر استفاده می‌شود.
استفاده از ژاکت بتنی مسلح که برای افزایش مقاومت کلی تیر در برابر بارهای فشاری، خمشی و برشی استفاده می‌شود. استفاده از نبشی و رکابی که برای افزایش مقاومت موضعی تیر در برابر بارهای وارده استفاده می‌شود.
جوشکاری تیرآهن
جوشکاری تیرآهن عملیات ذوب کردن و جوش دادن دو قطعه فلز تیرآهن به منظور اتصال دائمی و تولید قطعات جدید ساختمان سازی است.
نحوه جوشکاری تیرآهن و اصول آن برای اتصال دائمی دو قطعه فلز در ساختمان سازی استفاده می‌شود. جوشکاری تیرآهن برای تولید قطعات جدید و بازسازی قطعات شکسته و دارای پوسیدگی استفاده می‌شود.
جوشکاری تیرآهن به روش‌های مختلفی مانند TIG، MIG و Stick انجام می‌شود. این روش ها بسته به نوع تیرآهن و سرعت کار متفاوت هستند. جوشکاری تیرآهن برای اتصال دائمی دو قطعه فلز در ساختمان سازی استفاده می شود. این عملیات برای تولید قطعات جدید و بازسازی قطعات شکسته و دارای پوسیدگی استفاده می‌شود.
برای انجام جوشکاری تیرآهن، باید نکات اصولی توسط فرد متخصص رعایت شود. انتخاب روش جوشکاری مناسب برای اتصال تیرآهن‌ها به عواملی همچون نوع فلز، کیفیت، مقاومت و استحکام آن بستگی دارد. سه روش اصلی جوشکاری تیرآهن عبارتند از:
- GMAW برای اتصال تیرآهن‌های با قطر بزرگ و استحکام بالا
- GTAW به منظور اتصال تیرآهن‌های با قطر کوچک و استحکام بالا
- SMAW جهت اتصال تیرآهن‌های با قطر متوسط و استحکام متوسط
اگر در مراحل اجرایی جوش دادن دو قطعه تیرآهن، نکات اصولی توسط فرد متخصص رعایت نشود، عواقب خطرناکی همچون شکستگی و ریزش سازه را به دنبال دارد.
تیرآهن انبار یا کف بنگاه
برای خرید تیرآهن، می‌توانید از دو روش زیر استفاده کنید:
- خرید تیرآهن از بنگاه
- خرید تیرآهن از انبار
در روش خرید از بنگاه اگر نیاز به حجم کمتری از تیرآهن دارید، خرید از بنگاه های آهن آلات یک گزینه مناسب است. در این روش، تیرآهن‌ها به صورت شاخه ای به فروش می‌رسند. قیمت تیرآهن در بنگاه‌ها بر اساس سایز و کارخانه تولید کننده متفاوت است.
خرید از بازار آهن و کارخانه که در این روش، می‌توانید تیرآهن را از بازار آهن یا کارخانه‌های تولید کننده خریداری کنید. قیمت تیرآهن در این مکان‌ها نیز بر اساس عرضه و تقاضا تعیین می‌شود.
تشخیص تیرآهن اصل
تشخیص تیرآهن تقلبی از اصل، امری بسیار مهم است زیرا استفاده از تیرآهن های غیراستاندارد می‌تواند خطرات جانی و مالی بسیاری را به همراه داشته باشد. روش‌های مختلف برای تشخیص تیرآهن تقلبی عبارتند از:
- بررسی مشخصات ظاهری، شکل هندسی، ابعاد، وزن، کیفیت سطح و رنگ تیرآهن.
- وجود علامت اختصاری بر روی تیرآهن و تأیید اصالت آن.
- بررسی گواهی نامه و مدارک و ارائه گواهی‌نامه و مدارکی مانند سرتیفیکیت کیفیت و فاکتور رسمی.
- خرید از مراکز معتبر و مجاز برای اطمینان از اصل بودن تیرآهن.
- انجام تست جوش‌پذیری توسط یک متخصص برای اطمینان از جوش پذیری تیرآهن.
- رنگ تیرآهن باید یکدست و فاقد علامت‌های کدری باشد، و تیرآهنی که رنگ یکنواختی نداشته و دچار زنگ زدگی شده باشد، تقلبی است.
کلام آخر
تیرآهن یکی از مهم ترین مصالح در ساخت و ساز محسوب می‌شود و انتخاب نوع و سایز مناسب آن، نقشی اساسی در ایمنی و استحکام بنا دارد.
تیرآهن با توجه به مشخصات فنی، ابعاد، وزن و کاربردهای گوناگون، یک عنصر اساسی در طراحی و ساخت سازه‌ها است. انتخاب تیرآهن مناسب، محاسبات فنی دقیق و استفاده از ابزارهای گرافیکی، به مهندسان سازه، طراحان و مجریان ساختمان کمک می‌کند تا پروژه‌هایشان با کیفیت بالا و ایمنی کامل اجرا شوند.
در این مقاله به بررسی مفاهیم پایه تیرآهن، انواع آن، کاربردها، مزایا و معایب هر نوع، و همچنین عوامل موثر بر کیفیت و عمر مفید تیرآهن پرداختیم.
با آگاهی از مطالب ارائه شده، می‌توانید در هنگام انتخاب و خرید تیرآهن، انتخابی آگاهانه و متناسب با نیاز خود داشته باشید.
سوالات متداول تیرآهن
تیرآهن به انگلیسی چه می شود؟
تیرآهن به انگلیسی می شود: Beam
جان تیرآهن چیست؟
جان تیرآهن بخش عمودی و ضخیم تیرآهن است که ارتفاع پشت تا پشت تیرآهن را مشخص می‌کند. این بخش در وسط تیرآهن قرار دارد و از آن به عنوان پایه برای بال های تیرآهن استفاده می‌شود.
بال تیرآهن چیست؟
بال تیرآهن بخش های عمودی و کناری تیرآهن است که به طور عمودی روی جان تیرآهن قرار گرفته اند. این بخش‌ها دو قسمت عمودی هستند که با زاویه ۹۰ درجه نسبت به جان تیرآهن قرار می‌گیرند. بال تیرآهن در ساخت اسکلت سازه‌ها، ستون، خرپا و تیر به کار می رود و قدرت لازم برای تحمل بارهای خمشی و لنگر برشی را دارد.
عمر مفید تیرآهن چقدر است؟
عمر مفید تیرآهن به عوامل متعددی مانند نوع تیرآهن، کیفیت ساخت، شرایط محیطی، بارگذاری و روش نگهداری بستگی دارد و می‌تواند بین 50 تا 100 سال باشد. عمر واقعی تیرآهن به بررسی تخصصی با در نظر گرفتن عوامل مختلف نیاز است.
کیفیت تیرآهن به چه چیزهایی بستگی دارد؟
نوع و کیفیت فولاد به کار رفته، نقش اساسی در استحکام و دوام تیرآهن دارد. استفاده از روش‌های استاندارد و تجهیزات مناسب در فرآیند تولید، کیفیت تیرآهن را ارتقا می‌دهد. انجام نظارت‌ها و تست‌های دقیق در مراحل مختلف تولید، از انطباق تیرآهن با استانداردها اطمینان حاصل می‌کند.
تیرآهن مناسب برای ساختمان دو طبقه کدام است؟
برای انتخاب تیرآهن مناسب برای ساختمان دو طبقه، باید به عوامل مختلفی مانند متراژ و ابعاد بنا، تعداد طبقات، فاصله بین ستون‌ها، بارگذاری و منطقه جغرافیایی توجه کرد. در حالت کلی می‌توان از تیرآهن‌های IPE 14 تا 22 و HEA 14 تا 20 برای ستون‌ها و تیرهای اصلی استفاده کرد.
نمودار تیرآهن چیست؟
نمودار مشخصات فنی تیرآهن شامل ابعاد، وزن، ضخامت، ارتفاع، ممان اینرسی و سایر اطلاعات هندسی و مکانیکی می شود. مشخصات فنی تیرآهن، ابزاری ضروری برای مهندسان سازه، طراحان و مجریان ساختمان است که به انتخاب تیرآهن مناسب، محاسبات فنی و طراحی سازه کمک می‌کند