تیرآهن یکی از محصول‌های نهایی فولادی و از مهم‌ترین مصالح ساختمانی در ساخت سازه‌هایی با اسکلت فلزی می‌باشد. از تیرآهن جهت بنا کردن ستون‌ها جهت نگهداری بارهای مختلف وارد شده بر سازه استفاده می‌گردد. تیرآهن علاوه بر کاربرد در سازه‌های ساختمانی، در پروژه‌های متعدد دیگر نیز به کار برده می‌شود. در ادامه این مقاله برای پاسخ به این سؤال که کاربردهای تیرآهن چیست، به شرح کامل کاربرد تیرآهن در ساختمان‌های اسکلت فلزی، پل و … پرداخته شده و با خواندن آن، با انواع تیرآهن نیز آشنا می‌شوید.
تیرآهن از مهم‌ترین پروفیل‌های ساختمانی می باشدو یکی از قطعه‌های اصلی ساخت پروژه‌های ساختمانی و صنعتی است. کار تیرآهن تحمل کردن بار و وزنی که از فشار و نیروهای وارد شده بر آن می‌شود است. در مهندسی و معماری سازه‌ها، تیرآهن عضوی بلند، منشوری و مستقیم می‌باشد که جهت نگهداری بارهای گوناگون طراحی شده، در حالتی که در کار اجرایی به بیشتر تیر به اعضا افقی و تیر به اعضای عمودی گفته می‌شود.
قسمتِ میان تیرآهن «جان» نام دارد و به دولبهٔ موازی آن بال گویند. در ادامه به بررسی کاربردها و معایب و مزایای استفاده از تیرآهن خواهیم پرداخت:
کاربرد تیرآهن:
کاربرد تیرآهن بنا بر سایز، نوع و استاندارد تولید آن‌ها تعیین می‌شود. همان‌طور که اشاره کردیم، بیشتر کاربرد آن در قسمت‌های مختلف اسکلت ساختمان و بقیه سازه‌های صنعتی و پل‌سازی می‌باشد. به‌طور کلی هدف از کاربرد تیرآهن به خصوص در بخش ساختمان سازی، انتقال نیروهای برشی و خمشی می‌باشد. به این ترتیب از فروپاشی و تخریب سازه جلوگیری می‌گردد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای آن عبارتند از:
- ستون
- خرپا
- نعل درگاه
- اسکلت فلزی به عنوان ستون
- تیر در پل‌های لانه زنبوری
- تیر در پوشش سقف‌ها
مزایای تیرآهن:
مزایای این نوع محصول آهنی دراصل همان تیرآهن را با توجه به کاربرد وسیع و استفاده فراوانی که دارد، در ادامه برای شما توضیح خواهیم داد.
همان‌طور که گفتیم کاربرد این مدل پروفیل در ساختمان سازی بسیار زیاد می‌باشد، در حالی که ساخت آن به‌طور سفارشی می‌باشد و شما می‌توانید در سایزهای مورد استفاده خود، این محصول را سفارش دهید. تولید این پروفیل در هر سایزی که مهندسان بخواهند انجام می‌گردد و اکثر ساختمان‌هایی که ارتفاع زیادی را دارا می‌باشند به همین دلیل در ابتدا از این پروفیل استفاده می‌کنند.
تیرآهن نصب بسیار بسیار آسانی دارد که یکی از مزایای کاربردی آن به‌شمار می‌رود و با استفاده از افراد متخصص سرعت نصب و اجرای آن بسیار زیاد می‌باشد و در صرفه جویی وقت بسیار کمک کننده است. توصیه می‌شود حتماً در نصب و اجرای آن از افراد با متخصص و تجربه بالا کمک بگیرید زیرا آن‌ها با تجربه نصب تیرآهن‌های مختلف می‌توانند این کار بدون ایراد و بدون هر مشکلی انجام دهند.
یکی از مهم‌ترین و کارآمدترین مزایای تیرآهن، ساخت این پروفیل می‌باشد که به شکل سفارشی انجام می‌شود و تولید آن در کارخانه می‌باشد. منظور این است که اگر می‌خواهید از این محصول در ساخت ساختمان خود استفاده کنید می‌توانید آن را بدون اینکه سفارش دهید آن را تهیه کنید. البته جهت ساخت ساختمان‌های خاص و ویژه که پروژه ای عظیم می‌باشند باید سفارش خود را ثبت کنند. گرچه ساخت این نوع پروفیل‌ها برای کارخانه‌ها آسان می‌باشد و می‌توانند در مدت زمان کم این محصول را تولید کنند.
برخی افراد فکر می‌کنند که چندین تیرآهن را نمی‌توان به یکدیگر وصل کرد، اما این تفکر اشتباه می‌باشد. و می‌توان گفت که این قطعات را می‌توان به راحتی به یکدیگر متصل کرد خصوصاً در سازه‌هایی که ارتفاع زیادی دارند.
معایب تیرآهن:
- در برابر عوامل خارجی از جمله شرایط جوی نامساعد دچار خردگی می‌شوند. که علت کاهش ابعاد قطعات فلزی شده و هزینهٔ محافظت و نگهداری از ساختمان را افزایش می‌دهد.
- امکان اتصال نامناسب قطعات. قطعات فلزی معمولاً با پرچ و پیچ به هم متصل می‌گردند، اما در کشور ما اکثر اتصالات با جوش است و ممکن است به دلیل عدم مهارت جوشکاران و عدم بررسی مهندس ناظر، در آینده با مشکلاتی روبه‌رو شوند.
- احتمال خم‌شدگی و کامنش تیرآهن.
سایز های استاندارد تیرآهن:
- تیرآهن IPE از ارتفاع ۸۰ تا ۷۵۰ میلیمتر
- تیرآهن HEA از ارتفاع ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلیمتر
- تیرآهن HEB از ارتفاع ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلیمتر
- تیرآهن HEM از ارتفاع ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلیمتر
- تیرهای سبک در فولاد HEAA از ۱۲۰ تا ۱۰۰۰ میلیمتر
- تیرهای سبک در فولاد IPEAA از ۱۲۰ تا ۱۰۰۰ میلیمتر
تیرآهن IPE:
IPE که تیرآهن معمولی نیز نامیده می‌شود، از نظر طرح ظاهری مثل حرف لاتین (I) است. یکی از ویژگی‌های این تیرآهن اندازه بودن بال در ابتدا و انتهای آن می‌باشد.
همچنین IPE یک ضخامت ثابت را دارا می‌باشد. IPE تولید شده در ایران مانند سایر مقاطع فولادی از استاندارد اروپا تبعیت می‌کند و از محصولات پرطرفدار به حساب می‌آید.
تیرآهن INP:
در توضیح INP می‌توان به این مورد اشاره کرد که تولید آن بر پایه استاندارد دو کشور چین و روسیه می‌باشد. طرح ظاهری آن مثل مورد قبلی شبیه به حرف (I) است.
تیرآهن های INP و IPE از نظر طرح ظاهری شباهت خیلی زیادی به هم دارند و برای متوجه شدن تفاوت آن دو دقت زیادی لازم است. برای بیان تفاوت آن‌ها می‌توان به این نکته اشاره نمود که با فاصله گرفتن از جان تیرآهن، میزان ضخامت بال آن کم می‌شود.
تیرآهن IPB یا هاش:
طرح ظاهری این تیرآهن پرکاربرد مانند حرف (H) لاتین می‌باشد. چون طول بال آن در قیاس با تیرآهن معمولی زیادتر می‌باشد، با نام بال پهن نیز معروف می‌باشد. هاش در مقابل نیروهای وارد شده، به شدت مقاوم می‌باشد. به همین دلیل در صنایع مختلف مانند اسکله و کشتی‌سازی بسیار پرمصرف و پرکاربرداست.
این تیرآهن به دو مدل: سبک (HE-A) و سنگین (HE-B) تقسیم می‌شود. که مدل سنگین ضخامت بالاتری نسبت به مدل سبک آن را دارا می‌باشد. هنگامی که حرف V در کنار نام تیرآهن قرار داشته باشد، به معنای سنگین‌وزن بودن تیرآهن می‌باشد و در مقابل وجود حرف L در کنار تیرآهن، به منزله سبک بودن می‌باشد.
تیرآهن لانه زنبوری یا تیرآهن شبکه:
تیر آهن لانه زنبوری (Castellated Beam) از وزن، جنس و اندازه تیرهای معمولی می‌باشند که وسط آن به صورت شش ضلعی (در مواردی دایره ای) خالی شده‌است. دلیل این اقدام تحمل لنگر خمشی بیشتر در کنار خیر کمتر تیر در تحمل بار است. این تیرها در اجرای سقف‌های تیرچه و بلوک کاربرد بسیار زیادی دارد. شباهت این شش ضلعی به لانه زنبور علت نامگذاری این مدل تیرآهن می‌باشد.
مدول مقطع و ممان اینرسی تیر افزایش می‌یابد و بدین ترتیب به مقاومت خمشی تیر نیز اضافه می‌شود. در نتیجه محصولی با ارتفاع بیشتر، مقاومتر و هم وزن تیر اصلی تولید می‌گردد.
معایب و مزایای تیرآهن زنبوری:
سبک بودن تیر، باعث صرفه اقتصادی می‌شود.
حفره‌ها در جان تیر، فضاهای مناسبی برای عبور لوله‌های تأسیسات و برق ایجاد می‌کنند.
در ساختن این مدل تیر، می‌بایست اصول استاندارد را کاملاً رعایت کرد. در غیر اینصورت، احتمال تخریب تیر زیر بار وارد شده وجود دارد.
ایراد اصلی تیر لانه زنبوری، وجود داشتن حفره‌ها می‌باشد که باعث کاهش یافتن مقاومت برشی تیر در محل اتصال پل به ستون یا اتصال تیرآهن تودلی (تیر فرعی) به پل لانه زنبوری می‌شود. برای رفع این عیب و تأمین مقاومت برشی ای که تخریب شده و دیگر وجود ندارد، بعضی از حفره‌ها را با ورق پر می‌کنند. تیر لانه زنبوری در ساخت اسکلت فلزی می‌تواند به صورت پل، فقط در یک دهانه یا به صورت پل ممتد به کار برده شود. استفاده از تیر لانه زنبوری به عنوان تیر همبند در دهانه‌هایی که بادبندهای واگرا دارند مجاز نیست.
سخن پایانی:
در این مطلب دربارهٔ این موضوع که تیرآهن چیست صحبت کردیم. در ایران، کارخانه‌های زیادی در زمینهٔ تولید این محصول فعالیت می کنند که نحوهٔ خرید از بعضی از این کارخانه‌ها، بدون واسطه و به صورت مستقیم می باشد. با توجه به کاربرد تیرآهن در صنعت و ساختمان‌سازی، معاملهٔ این محصول بین فروشندگان، بازاریابان، پیمانکاران ساختمانی و سایر مصرف‌کنندگان انجام می‌شود.