انواع تیرآهن + کاربرد و روش تولید

تیرآهن یکی از پر استفاده‌ترین مقاطع فولادی است که به 2 صورت ( I ) و (H) موجود می‌باشد و در مصارف ساختمانی و صنعتی کاربرد دارد. مهم‌ترین وظیفه آن، تحمل باری است که به ساختمان وارد می‌شود. به نحوی که اگر تیرآهن نبود، اسکلت ساختمان شکل نمی‌گرفت. در این مقاله قصد داریم به بررسی مشخصات تیرآهن و انواع آن بپردازیم. با ما همراه باشید.

تیرآهن چیست

همان‌طور که قبلا ذکر شد تیرآهن یکی از مهم‌ترین محصولات فولادی است که نقش اصلی آن تحمل فشار و تنش‌های ناشی از لنگر خمشی و نیروهای برشی است و غالبا در ساخت و ساز کاربرد دارد. تیرآهن اغلب با فرآیند نورد گرم تولید می‌شود.

تیرآهن شامل دو قسمت جان و بال است.

جان تیرآهن چیست؟

در حقیقت جان همان قسمت اصلی تیرآهن است.

بال تیرآهن چیست؟

در مقابل به گوشه‌های کناری تیرآهن، بال گفته می‌شود.

تاریخچه تیرآهن

در سال‌های 1730 تا 1830 در انگلستان در صنعت فولاد اختراعاتی صورت گرفت که به موجب آن کشور انگلستان به بهترین‌های این صنعت تبدیل شد. در ادامه محصولات فولادی متنوعی تولید و مورد استفاده قرار گرفت.

از آن زمان به بعد آهن آلات به عنوان جایگزین چوب و سنگ به‌کار گرفته شدند. تولید و رشد تیرآهن در سال 1900 به سرعت پیشرفت کرد.

تاریخچه تولید تیرآهن بال پهن (که با نام IPB یا H نیز شناخته می‌شود) در ابتدا به شرکت (Bethlehem) باز می‌گردد. تولید تیرآهن از موفقیت‌های مهم این شرکت به حساب می‌آید.

قبل از تولید و گسترش IPB، تیرآهن I در بازار وجود داشت و در ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گرفت اما تولید و گسترش این تیرآهن در بازار در ابتدای قرن بیستم کمک شایانی به مهندسین ساخت و ساز کرد و منجر به انقلابی در صنعت فولاد شد.

نحوه تولید تیرآهن

برای تولید تیرآهن از فرآیند نورد گرم استفاده می‌‌شود یعنی تا آن‌جا به فلز حرارت می‌دهند که به مرحله ذوب و نرم شدگی برسد.

برای تولید تیرآهن در گام اول، شمش درون کوره‌های مخصوص، حرارت داده می‌شود، تا به درجه حرارت مورد انتظار برسد. سپس با گذر از مجموعه غلتک‌ها، مقطع آن کم شده و طول آن زیاد می‌شود. در گام نهایی با گذر از نورد میانی و انتهایی، شکل تیرآهن به وجود آمده و در سایزهای مورد نظر برش داده می‌شود.

انواع تیرآهن و مشخصات آن

تیرآهن‌ها دارای تنوع زیادی هستند که با توجه به طرح و موارد مصرف، در صنعت‌های مختلفی استفاده می‌شوند.

در ادامه مطالب، به توضیح انواع مختلف آن و مشخصات هر کدام خواهیم پرداخت.

انواع استاندارد تیرآهن به 4 دسته تیرآهن INP، IPE، IPB و CNP تقسیم و هر کدام با هدف خاصی تولید شده‌اند.

تیرآهن IPE

IPE که تحت عنوان تیرآهن معمولی معروف است، از نظر طرح ظاهری مانند حرف لاتین ( I ) می باشد. از ویژگی های این تیرآهن می توان به یک اندازه بودن بال در ابتدا و انتهای آن اشاره کرد.

همچنین IPE یک ضخامت ثابت دارد. IPE تولید شده در ایران مانند سایر مقاطع فولادی از استاندارد اروپا تبعیت می کند و از محصولات پرطرفدار به حساب می آید.

تیرآهن INP

در توضیح INP می توان به این مورد اشاره کرد که تولید آن بر اساس استاندارد دو کشور چین و روسیه است. طرح ظاهری آن مانند مورد قبلی شبیه به حرف ( I ) است.

این دو تیرآهن از نظر طرح ظاهری شباهت زیادی به یکدیگر دارند و برای درک تفاوت آن دو دقت زیادی لازم است. برای بیان تفاوت آن ها می توان به این نکته اشاره کرد که با فاصله گرفتن از جان تیرآهن، میزان ضخامت بال آن کم می شود.

تیرآهن IPB یا هاش

طرح ظاهری این تیرآهن پرمصرف مانند حرف (H) لاتین است. چون طول بال آن در مقایسه با تیرآهن معمولی زیادتر است، با نام بال پهن نیز معروف می‌باشد. هاش در مقابل نیروهای وارد شده، مقاومت بسیار زیادی دارد. به همین خاطر در صنایع گوناگون مانند اسکله و کشتی‌سازی بسیار پرمصرف است.

این تیرآهن به دو مدل : سبک (HE-A) و سنگین (HE-B) دسته بندی می‌شود. که مدل سنگین ضخامت بالاتری نسبت به مدل سبک آن دارد. مادامی که حرف V در کنار نام تیرآهن قرار داشته باشد، به معنای سنگین وزن بودن تیرآهن است و در مقابل وجود حرف L در کنار تیرآهن، به منزله سبک بودن می‌باشد.

تیرآهن لانه زنبوری

نام دیگر آن، تیرآهن شبکه یا تیرآهن CPE است. لانه زنبوری برای اولین بار به وسیله شخصی به نام هورتن کشف شد. علت نام‌گذاری آن به خاطر ظاهر آن است. چنان‌چه از روبرو به آن نگاه کنیم، در داخل جان‌هایش چند ضلعی‌هایی شبیه به کندو زنبور مشاهده می‌کنیم.

انواع سایز تیرآهن

انواع سایز تیرآهن شامل تیر 12، 14، 16، 18 و 20 می‌باشد که هر کدام بر اساس نوع مصرف و پروژه ساخت و ساز به کار گرفته می‌شوند.

اغلب کاربرد تیرآهن‌ها به منظور اسکلت‌بندی ساختمان‌ها، انواع سازه‌ها، پل‌ها و غیره می‌باشد. در واقع تیرآهن‌ها به منظور جلوگیری از فروریختن سازه‌ها استفاده می‌شوند.

در بین انواع سایزها، تیرآهن 14 معروف‌ترین و پرکاربردترین نوع می‌باشد.

مزیت استفاده از تیرآهن چیست

• سرعت بالا در نصب
• در ارتفاع بالا مصرف دارد
• بعد از پایان سازه فلزی امکان توسعه وجود دارد
• استفاده در سازه‌های فلزی به جهت متصل کردن قطعات

کاربرد تیرآهن چیست؟

همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، تیرآهن در ساختمان‌سازی کاربرد فراوانی داشته و ایجاد مقاومت و استحکام سازه را بر عهده دارد. همچنین در برابر فشارهای تنشی و خمشی منجر به مقاومت سازه می‌شود. در ادامه به بررسی کاربردهای انواع تیرآهن خواهیم پرداخت:

• کاربرد در ستون ها

تیرآهن‌هایی که دارای بال پهن و سطح مقطع مربع شکل هستند، در ساخت و ساز به عنوان ستون و به صورت عمودی به کار گرفته می‌شوند.

• اسکلت سازه فولادی

انواعی از تیرآهن‌های نام برده را می‌توان به جهت مقاوم‌سازی، در اسکلت ساختمان استفاده کرد.

• به کارگیری در کفی ستون ها

به علت وجود ضخامت‌های مختلف در تیرآهن، از آن‌ها در صفحات فولادی و کفی ستونی استفاده می‌شود.

• تیرهای کلاف

تیر کلاف به صورت افقی قرار گرفته و نحوه قرارگیری آن به این صورت است که دو تیر عرضی در قسمت سقف به خرپای سقف متصل می‌شود تا بار تیر اصلی از این راه به ستون‌ها انتقال پیدا کند.

• تیرهای اصلی

یکی از موارد مصرف تیرآهن، کاربرد به عنوان تیر اصلی یا شاه تیر است که به حالت افقی در سازه قرار می‌گیرند و وظیفه انتقال بار اصلی از تیر فرعی به ستون‌ها را بر عهده دارند.

• تیرهای باریک کرومیت

از انواع تیرآهن به عنوان تیرهای باریک کرومیت استفاده می‌شود. این تیرها در مقایسه با تیرک‌ها طول بیش‌تر و ضخامت کم‌تری دارند.

• ساخت خرپا

از دیگر کاربردهای تیرآهن، کاربرد در ساخت خرپا است.

• تیرک‌ های میانی و فرعی

برای تیرک‌های میانی از انواع کوچک تیرآهن استفاده می‌شود. نحوه قرارگیری آن به صورت افقی است و وظیفه اتصال تیر اصلی به ستون‌ها را به هدف انتقال بار به تیر اصلی به صورت غیرمستقیم دارد.

جدول استاندارد تیرآهن

سازمان ملی استاندارد ایران برای کلیه تیرآهن‌های مختلف، تاکنون 6 فایل استاندارد تهیه کرده است. در جدول استاندارد تیرآهن زیر، شماره‌ها و سال تدوین آن‌ها ذکر شده است.

جدول استاندارد تیرآهن
ردیف	شماره استاندارد	محصول موردنظر	سال تدوین
1	13779	تیرآهن‌های گرم نوردیده بال‌پهن موازی سنگین	1390
2	13781	تیرآهن‌های گرم نوردیده بال‌پهن موازی سبک	1390
3	14484	تیرآهن‌های گرم نوردیده بال‌پهن موازی با وزن متوسط	1390
4	16348	تیرآهن‌های گرم نوردیده نیمه سبک بال نیم پهن موازی	1391
5	1791	تیرآهن گرم نوردیده بال نیم پهن موازی	1394
6	3277	تیرآهن گرم نوردیده بال باریک شیب‌دار	1394

معایب تیرآهن

1. آسیب پذیری در دمای بالا
   چنان‌چه دما افزایش پیدا کند، درجه استحکام ساختمان کم می‌شود و امکان بر هم خوردن تعادل ساختمان به وجود می‌آید.
2. احتمال آسیب‌دیدگی فلزات با گذر زمان
   قطعات فلزی استفاده شده در سازه، با گذر زمان و در مواجهه با آب و هوا تغییر کرده، دچار زنگ زدگی و آسیب می‌شوند و باعث بالا رفتن هزینه تعمیرات و نگهداری می‌گردند.
3. مشکلات متصل کردن قطعات
   به طور معمول اتصالات فلزی با پیچ انجام می‌شود؛ اما در کشور ما به علت استفاده از جوش برای اتصالات، زمانی که کارگران از تجربه کافی برخوردار نباشند، می‌تواند مشکلاتی را برای سازه به وجود آورد.

جمع بندی

در این مطلب که به تیرآهن اختصاص یافته بود، در خصوص تعریف، تاریخچه، انواع استاندارد، روش تولید و مزایا و معایب تیرآهن مطالب مفیدی ارائه شد. همان‌گونه که ذکر شد، تیرآهن یکی از مهم‌ترین محصولات فولادی است که نقش اصلی آن تحمل فشار و تنش‌های ناشی از لنگر خمشی و نیروهای برشی می‌باشد.

همچنین انواع استاندارد تیرآهن به 4 دسته تیرآهن INP، IPE، IPB و CNP تقسیم و هر کدام با هدف خاصی تولید می‌شوند.

سوالات متداول