تیرآهن چیست و چه کاربردهایی دارد؟
2 بهمنماه 1401 | 11:00
بازدید: 18 مرتبه
زمان مورد نیاز برای مطالعه: 20 دقیقه
تیرآهن چیست؟
تیرآهن محصولی است که از دو بال و یک جان طراحی شده است. در یک ساختمان، بار واردشده بر سازه بهصورت عرضی نسبت به محور طولی عمل میکند که باعث ایجاد نیروهای برشی و لنگر خمشی میشود. بار جانبی وارده بر تیرآهن، عامل اصلی خمش تیرآهن است. این محصولات وظیفه انتقال بار از دال به ستون را بر عهده دارند. تیرآهن و ستون دو نوع مهم از عناصر سازهای هستند که نقش کلیدی در ایجاد مسیر باری ایمن برای انتقال وزن و نیروهای وارده بر سازه به پی و داخل زمین دارند. تیرآهن و ستون را میتوان با استفاده از شکلها و مصالح مشابه ساخت؛ اما هرکدام عملکرد متفاوتی را ایفا میکنند و طراحی متفاوتی دارند. از تیرآهن برای تحمل وزن کف، سقف ساختمان و انتقال بار به یک عنصر باربر عمودی سازه استفاده میشود. گاهی اوقات از تیرآهنهای بزرگتر و سنگینتری به نام تیرآهن هاش برای تحمل وزن دیوارهای انباشته و همچنین انتقال بار به تکیه گاهها استفاده میشود. طراحی یا اندازه بالها، مستلزم درک اصول اولیه فیزیک و استاتیک مهندسی است. یک مهندس سازه آموزشدیده میتواند مقدار بارهای واردشده بر یک تیرآهن را بررسی کرده و نیروها و تنشهای وارده بر آن را محاسبه کند و سپس بر اساس آن مواد، اندازه و شکل را انتخاب کند.تاریخچه استفاده از تیرآهن
استفاده از تیرآهن در ساختمانها در دهه 1790 دیده شد. اندکی بعد، اسکلههای تجاری از این محصول استفاده کردند. چنین ساختمانهایی برای حمل ماشینآلات سنگین یا مواد ذخیرهشده به تیرآهنهای قوی نیاز داشتند؛ همین موضوع باعث شد که بهصورت تدریجی استفاده از تیرآهن در ساختمانسازی یا حتی بسیاری از صنایع جا بیفتد.چرا استفاده از تیرآهن در سازه مهم است؟
درک ساختار تیرآهن در مهندسی سازه و ساختوساز ضروری است؛ زیرا این تیرها کمککننده اصلی برای تحمل وزن ساختمان هستند. تیرآهنها اطمینان حاصل میکنند که یک مسیر بار ثابت در پایه ساختمان وجود دارد تا وزن سقف، سقف و کف ساختمان به درستی تحمل شود. متخصصان ساختوساز و مهندس باید نوع تیری را که مناسبترین سازه است و نحوه نصب مؤثر، مانند تیرآهن هاش برای تحمل بار مؤثر استفاده شود. از آنجاییکه سازههای کوچکتر بار سبکتری داشته و نیازی به پشتیبانی زیادی ندارند، به تیرهای کوچکتری نیاز دارند. انتخاب نوع نامناسب تیر موجب میشود سازه به اندازه کافی پایدار نباشد که بتواند بار خود را تحمل کند و از نظر طول عمر و ایمنی ساختمان مضر باشد. درک پرتوها مستلزم دانش استاتیک مهندسی و فیزیک بنیادی است. این درک به متخصصان ساختوساز و مهندسی اجازه میدهد تا بارهایی را که بر تیر تأثیر می گذارد، شناسایی کرده و اندازه، شکل و متریال صحیح تیر موردنیاز را بهطور مؤثر انتخاب کند.هدف استفاده از تیرآهن چیست؟
تیرآهن در مصارف صنعتی و ساختمانی استفاده میشود و اصلیترین کاربرد آن در اسکلت فلزی یا فولادی یک سازه است. شما هر نوع ساختمانی را بخواهید بسازید، چه ساختمان کوچک چه ساختمان بزرگ، به یکی از انواع تیرآهن نیاز دارید. همانطور که گفته شد، تیرآهن یک عنصر ساختاری است که توانایی تحمل بار در برابر نیروهای خمشی را دارد. این محصولات از فولاد ساخته شدهاند. در اکثر مواقع، الگوی توزیع بار شامل دال، تیر، ستون و فونداسیون است. این بدان معنی است که تیر در زیر پی و ستون قرار میگیرد تا پشتیبانی جامعتری در سراسر سازه ایجاد کند. هدف استفاده از تیرآهن را میتوان در موارد زیر خلاصه کرد:- مقاومت در برابر بارها
- ایجاد لنگر خمشی و نیروهای برشی
- توزیع یکنواخت بارها
- سرعت نصب و اجرای بالا
- اتصال چندین قطعه به یکدیگر
- قابل استفاده در ارتفاعات زیاد
- امکان توسعه سازه بعد از ساخت آن
- میلگردهای اصلی: از این نوع آرماتورها برای حمل بار استفاده میشود.
- میلگردهای نگهدارنده: میله تکیهگاه آرماتورهایی است که در قسمت بالایی تیر قرار میگیرد و برای نگهداشتن رکاب تیر در جای خود عمل میکند.
- رکاب: از این نوع آرماتورها برای جبران نیروی برشی یا تنشهای برشی سازه استفاده میشود.
مزایا و معایب استفاده از تیرآهن چیست؟
مزیت وزن سبکتر، علاوهبر کاهش نیروی کار موردنیاز برای ساخت با فولاد، هزینههای حملونقل مواد را کاهش میدهد؛ همچنین طراحی فونداسیون ساختمان و سایر سیستمهای پشتیبانی سازه را ساده میکند که میتواند بودجه پروژه را بیشتر کاهش دهد.ساخت سریع پروژه موردنظر با تیرآهن
قطعات فولادی در یک طرح خاص در داخل کارخانه تولیدی، از پیش مهندسی شده و آماده نصب به خارج ارسال میشوند. این امر زمان ساختوساز را به میزان قابل توجهی افزایش میدهد و امکان تکمیل پروژههای بزرگ را در عرض چند هفته فراهم می کند.صرفهجویی در هزینههای پروژه با استفاده از تیرآهن
بخش عمدهای از صرفهجویی در هزینه را میتوان از مزایای کار و هزینه کاهش زمان ساخت استنباط کرد. با اینحال، ساختوساز با مقاطع فولادی مانند تیرآهن همچنین باعث صرفهجویی در هزینه از طریق پسانداز، برای اولین بار و مادامالعمر میشود.قابل بازیافت بودن تیرآهن و فولاد
بهجای پرداخت هزینههای دفن زباله برای زبالههای ساختمانی غیرقابل بازیافت، میتوانید قطعات فولادی و فلزی ساختمان را بازیافت کنید.دارای یکنواختی، دوام و عملکرد عالی است
فولاد مادهای بسیار همگن و یکنواخت است که اگر با رنگآمیزی و غیره به درستی نگهداری شود، خواص آن با گذشت زمان تغییر محسوسی نمیکند؛ درحالیکه خواص بتن در سازههای بتن مسلح بهطور قابل توجهی با گذشت زمان تغییر میکند. از اینرو سازههای فولادی دوام بیشتری دارند. از آنجاییکه فولاد بسیار بادوام است و نیاز به نگهداری کمی دارد، انتخاب اقتصادیتری برای صاحبان ساختمان است. بد نیست نگاهی هم به معایب استفاده از تیرآهن داشته باشیم.- از آنجاییکه تیرآهن آلیاژی از آهن است، باعث میشود که مستعد خوردگی باشد. این مشکل تا حدودی با استفاده از فولادهای ضد زنگ قابل حل است.
- چون فولاد ضد حریق نیست، بنابراین هزینههای ضد حریق گستردهای وجود دارد. در دمای بالا، فولاد خواص خود را از دست میدهد.
- کمانش یکی از مشکلات سازههای فولادی است. با افزایش طول ستون فولادی، احتمال کمانش نیز افزایش مییابد.
کاربرد تیرآهن چیست؟
کاربردهای بسیاری از تیرآهنها را میتوان در بسیاری از بخشهای مختلف ساختمانی و صنعتی دید. کاربرد تیرآهن ممکن است ساختمانی، صنعتی یا تولیدی باشد. در اصل، قابلیت تحمل وزن، مقاومت در برابر خوردگی و مقرونبهصرفه بودن، تیرآهنها را به یک ماده بسیار قابل اعتماد تبدیل کرده است. اکثر انبارهای صنعتی و کاربردهای تولیدی، از تیرآهنها برای ایجاد سکوها استفاده میکنند. کاربردهایی مانند ارتفاع برای تجهیزات سنگین، سیستمهای نوار نقاله، ذخیرهسازی و فضاهای کاری، همه اینها به نوع خاصی از تیرآهن نیاز دارند.پلها
خری تیرآهن برای سازه پل، یکی از کاربرد تیرآهنها است. پلها اغلب برای حمل بارهای عمودی ساخته میشوند و عبور وسایل نقلیه و افراد را از روی سطح آب فراهم میکنند. سازه پل نیاز به تحمل بارهای سنگین برای مدت طولانی دارد. با وجود نیروهای محیطی و عبور مداوم وسایل نقلیه سنگین که مواد بزرگ را حمل میکنند، پلها هرگز نباید یکپارچگی سازه را به خطر بیندازند.ساختمانها
خرید تیرآهن را با اینکه میتوان برای کاربردهای مختلف انجام داد، اما با اینحال عمده استفاده از این محصول در ساختمانسازی است. کاربردهای مختلفی از تیرآهنهای ساختمانی در ساخت سازهها وجود دارد. بهطور معمول، تیرهای I و تیرهای W برای پشتیبانی از خرپاها و چارچوبهای ساختمانهای مسکونی و تجاری کمارتفاع استفاده میشوند. با توجه به اینکه تیرهای I دارای فلنجهای مخروطی هستند و تیرهای W بهراحتی جوش داده میشوند، وظیفه پشتیبانی سازهای را انجام میدهند. از این محصولات در ستونها و کفی ستونها در ساختمان استفاده میشود. همچنین از تیرآهن بهعنوان تیرهای اصلی یا شاهتیر در یک سازه میتوان استفاده کرد.برنامههای کاربردی سبک وزن
خرید تیرآهن برای کاربردهای سبکوزن مانند ساخت چارچوب درب و پنجره، دیوارهای گاراژ، ستونها، پانلها، تیرهای سقف و تریلرها و... است. بهطور کلی تیرآهن برای پروژههایی که نیازی به پشتیبانی بار زیاد ندارند، استفاده میشود.انواع تیرآهن
در یک دستهبندی کلی میتوان انواع تیرآهن را به دو دسته تیرآهن I و همچنین تیرآهن H تقسیم کرد. تفاوت اصلی بین تیرآهنهای H و I این است که نوع H یا همان تیرآهن هاش، سنگینتر است؛ این همان چیزی است که تیرآهنهای H را به انتخاب ایدهآل برای ساخت سازه با اندازههای مختلف تبدیل میکند. تیرآهنها با توجه به اینکه ضخامت یکسانی دارند، اما نوع H بدنه بلندتر و سنگینتری دارد. خرید تیرآهن هاش میتواند باعث شود که بارهای زیادی را بهطور کامل تحمل کند.تیرآهن هاش
وقتی صحبت از سازههای اصلی میشود که نیاز به حمایت بار سنگین دارند، تیرآهنهای هاش مناسب هستند؛ زیرا استحکام و یکپارچگی سازه را ارائه میدهند. تیرهای H با توجه به فلنجها و شبکههای پهنتر برای پروژههای مقیاس بزرگ که بارهای سنگینتری را در مقایسه با سایر انواع تیرهای ساختمانی تحمل میکنند، قابل اعتمادتر هستند. از تیرآهن هاش برای ساختمانهای بلند نیز استفاده میشود.تیرآهن I یا معمولی
بدون شک تطبیقپذیری تیرهای معمولی آنها را به مصالحی مطلوب برای هر سازنده تبدیل میکند. آنها بسیار کاربردی بوده و برای خمش یکطرفه موازی با شبکه، ایدهآل هستند. فلنجهای افقی این نوع تیرآهن در برابر خمشدن مقاومت میکنند. تیرآهنهای معمولی نیز مقرونبهصرفه هستند و به پروژه شما اجازه میدهند تا به ساختارهای پشتیبانی کمتری نیاز داشته باشند که هزینهها و زمان را به میزان قابل توجهی کاهش میدهند. تیرآهنهای معمولی بر اساس جنس و ابعادشان طبقهبندی میشوند. این محصولات در وزنها، ابعاد و ضخامت مختلف هستند. سازندگان، نیازهای پروژه خاص خود را در نظر میگیرند و یک تیرآهن معمولی را انتخاب میکنند.تیرآهن لانه زنبوری
یکی دیگر از انواع تیرآهن موجود در بازار، تیرآهن لانه زنبوری است. این محصولات به شکل ذوزنقهای ساخته شده و مقاومت بالایی در برابر خمش و فشار دارند. تاریخچه استفاده از تیرآهنهای لانه زنبوری به سال 1928 برمیگردد و اولین کاربردهای این تیرها در آلمان دیده شد. مزیت استفاده از تیرآهن لانه زنبوری بهدلیل "سبکوزن بودن" این محصول است. در واقع، وزن یک ساختمان متشکل از تیرآهنهای لانه زنبوری به میزان قابل توجهی کاهش مییابد. مزایای دیگر استفاده از تیرآهن لانه زنبوری عبارتند از:- امکان ساخت سازه موردنظر با حداقل استفاده از مصالح را فراهم میکند
- منافذ نصب آسانتر را فراهم میکند
- دوام بیشتری نسبت به سایر تیرآهنها دارد
- انعطافپذیری و زیبایی را به سازه اضافه میکند و فضای داخلی جادار ایجاد میکند
استفاده از تیرهای معمولی در پروژه های ساختمانی ساخت فولاد
تیرآهن I یا همان تیرآهن معمولی همیشه در ساخت سازههای بزرگ مانند انبارها و ساختمانهای بزرگ استفاده میشود. از آنجاییکه این محصول قادر به تحمل بارهای بسیار زیاد است، میتواند یکپارچگی سازه را بدون نیاز به تکیهگاههای سازهای متعدد که بر هزینه و زمان ساخت تاثیرگذار است، تضمین کند. این محصولات مقرونبهصرفه هستند؛ زیرا به مقدار زیادی فولاد نیاز ندارند و کاربردهای جهانی دارند. تیرهای I بهدلیل استحکام، مقرونبهصرفه بودن و همچنین تطبیقپذیری همیشه مورد تقاضای افراد هستند. تیرآهنهای معمولی اغلب بهعنوان تیرهای جهانی شناخته میشوند؛ چراکه میتوانند بارهای مختلفی را بهصورت افقی بهعنوان سیستم پشتیبانی برای ستونهای سنگین سازه تحمل کنند. استحکام برتر و همچنین صرفهجویی در هزینه و زمان، تیرآهن معمولی را به انتخاب اصلی برای تکیهگاههای سازهای در پروژههای ساختمانی تبدیل میکند.تولید تیرآهن
فرآیند تولید تیرآهن، نورد گرم است. همچنین میتوان گفت تولید میلگرد و انواع میلگرد، پیچ و مهره و فولاد نبشی به روش نورد گرم انجام میشود که یکی از متداولترین روشهای شکلدهی فلزات است. در نورد، فلز را در دمای بالا تنظیم میکنند و از غلتکهای مختلف عبور میدهند تا در اثر فشار غلتکها تیرآهن ایجاد شود. در متداولترین نوع تولید تیرآهن یعنی تیرآهن معمولی، فولاد خام دوباره در کوره گرم میشود و در آسیاب به شکلهای بسیار باریک نورد میشود. در این مرحله با قراردادن محصولات با عرضهای مختلف و بالهای دلخواه در فرآیند نورد، محصولاتی با ارتفاع و عرض مختلف بهدست میآید. با در نظر گرفتن تکنولوژی و کنترل دما، میتوان این محصول را به شکلهای ضخیم یا سفارشی درآورد. سایر محصولاتی که از این فرآیند استفاده میکنند، مانند ورقها را میتوان با استفاده از فرآیند نورد اندازهگیری و تولید کرد. راههای دیگری برای تولید تیرآهن وجود دارد. تیرهای فولادی به 4 روش نورد، اکستروژن، جوش یا پرچ تولید میشوند. در ساخت تیرهای نورد گرم از فلزی استفاده میشود که در بالای نقطه تبلور مجدد (بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد،) گرم شده و سپس نورد میشود. در این فرآیند جوشکاری، ورقهای فلزی با مشخصات لازم بریده شده و سپس با استفاده از ابزار جوشکاری صنعتی به یکدیگر متصل میشوند. برای پرچکاری، ورق فلز بریده شده و سوراخهایی در قطعات فلزی ایجاد میشود. این قطعات توسط پرچها به تیرها مونتاژ میشوند. شاید تصور کنید که تولید تیرآهن فولادی فرآیندی آسان است؛ اما این امر بسیار دشوار و حتی زمانبر است. نورد گرم حتی برای ساخت تیرآهن هاش استفاده میشود. در این روش شمشها را در کورههای مخصوص ذوب کرده و سپس مواد را تحت یک مرحله نورد قرار میدهند. در طی این فرآیند از غلتکهای دوار برای کاهش سطح مقطع محصول استفاده میشود.معایب استفاده از تیرآهن
یکی از اصلیترین معایبی که میتوان در مورد تیرآهن گفت، عدم مقاومت در برابر خوردگی است. میدانیم که فلزات زمانیکه در معرض محرکها و شرایط جوی قرار میگیرند، به خودی خود واکنش نشان میدهند. تیرآهنها نیز یک فلز هستند و در صورت قرارگرفتن در شرایط نامساعد جوی پتانسیل خوردگی دارند؛ بنابراین هنگام خرید تیرآهن باید هزینه حفاظت و مسئله نگهداری این محصول را در نظر بگیرید. مشکل دیگر، عدم کنترل کافی بر روی اتصالات بین قطعات است. اتصالات فلزی معمولا با استفاده از پیچ و مهره انجام میشود؛ اما گاهی پیش میآید که اتصال از طریق جوش انجام شود.جزئیات مهم در مورد تحویل تیرآهن
در زمان تحویل تیرآهن باید چندین جزء مهم را بررسی کنید؛ از جمله جزئیات مهمی که باید تأیید شود، نام و برند سازنده، اندازه و ابعاد تیرآهن است. لازم است که تیرآهن دریافتی را وزن کنید و سپس نتایج را با فاکتور تحویلشده مقایسه کنید تا مطمئن شوید که وزن بستهبندی دقیق است. یکی دیگر از جنبههای مهم برای بررسی، رنگ تیرآهن و همچنین طول هر شاخه است. یکی از مهمترین جنبههای فنی که باید توسط متخصصان مربوطه بررسی شود، سالمبودن تیرآهن است. برگهای که بر روی بالهای تیرآهن نصب میشود، همه این اطلاعات را دارد که باید در زمان خرید به این موارد توجه کنید. یکی از مهمترین روشها برای تشخیص تیرآهن تقلبی از اصلی، ذکر این اطلاعات است. برای جزئیات بیشتر حتما راهنمای خرید تیرآهن را بخوانید. بهغیر از این موارد گفته شده، بهتر است بدانید که تخلیه محتاطانه تیرآهنها در محیط موردنظر یکی از مهمترین ملاحظاتی است که باید در هنگام تحویل رعایت شود.قیمت تیرآهن فولادی
با توجه به توضیحات ارائه شده، ترجیحا قبل از خرید تیرآهن، بهتر است نگاهی به روند قیمت تیرآهن داشته باشید و سپس سفارش خود را ثبت کنید. از آنجاییکه تیرآهن جزء حیاتیترین مقطع فولادی است و وظیفه تأمین مقاومت سازه را بر عهده دارد، باید استانداردهای لازم را داشته باشد و به درستی انتخاب و استفاده شود. کارشناسان مهدفولاد در زمان خرید تیرآهن بهطور کامل کمک کرده و در تمامی مراحل سفارش خرید و تحویل در کنار شما خواهند بود. در صورت تمایل به خرید این محصول از کارخانهها و تولیدکنندگان داخلی و خارجی در هر اندازه و مشخصاتی با ما تماس بگیرید. برای خرید تیرآهن به یاد داشته باشید قیمت هر شاخه آن براساس وزن استاندارد کارخانه بیان میشود.جدول وزن تیرآهن
در جدول زیر میتوانید وزن انواع تیرآهنها را مشاهده کنید و سپس برای خرید تیرآهن تصمیم بگیرید.وزن انواع مختلف تیرآهن در جدول اشتال (Kg/m) | |||||||
ردیف | سایز (Cm) | تیرآهن معمولی (IPE) | تیرآهن اروپایی (INP) | تیرآهن هاش (IPB) | تیرآهن لانهزنبوری (CPE) | ||
بالپهن سنگین (HEB) | بالپهن سبک (HEA) | سنگین (TPB) | |||||
1 | 8 | 6 | 5.94 | - | - | - | - |
2 | 10 | 8.1 | 8.34 | 20.41 | 16.75 | 20.4 | - |
3 | 12 | 10.4 | 11.1 | 26.75 | 19.91 | 26.7 | 0.718 |
4 | 14 | 12.9 | 14.3 | 33.75 | 24.75 | 33.7 | - |
5 | 15 | - | - | - | - | - | 1.21 |
6 | 16 | 15.8 | 17.9 | 42.66 | 30.41 | 42.6 | - |
7 | 18 | 18.8 | 21.9 | 51.25 | 35.5 | 51.2 | 1.86 |
8 | 20 | 22.4 | 26.2 | 61.33 | 42.33 | 61.3 | - |
9 | 21 | - | - | - | - | - | 2.7 |
10 | 22 | 26.2 | 31.1 | 71.5 | 50.5 | 71.5 | - |
11 | 24 | 30.7 | 36.2 | 83.25 | 58.5 | 83.2 | 3.78 |
12 | 26 | - | 41.9 | 93 | 63.66 | 93 | - |
13 | 27 | 36.1 | - | - | - | - | 5.06 |
14 | 28 | - | 47.9 | 103 | 72.91 | 103 | - |
15 | 30 | 42.2 | 54.2 | 117 | 83.25 | 117 | 6.7 |
16 | 32 | - | 61 | 127 | 97.66 | 127 | - |
17 | 33 | 49.1 | - | - | - | - | 8.63 |
18 | 34 | - | 68 | 134 | 105 | 134 | - |
19 | 36 | 57.1 | 76.1 | 142 | 112 | 142 | 11 |
20 | 38 | - | 84 | - | - | - | - |
21 | 40 | 66.3 | 92.4 | 155 | 125 | 155 | - |
22 | 40.5 | - | - | - | - | - | 14.6 |
23 | 42.5 | - | 104 | - | - | - | - |
24 | 45 | 77.6 | 115 | 171 | 140 | 171 | 19 |
25 | 47.5 | - | 128 | - | - | - | - |
26 | 49.5 | - | - | - | - | - | 24.3 |
27 | 50 | 90.7 | 141 | 187 | 155 | 187 | - |
28 | 54 | - | - | - | - | - | 30.8 |
29 | 55 | 106 | 166 | - | 166 | 199 | - |
30 | 60 | 122 | 199 | - | 178 | 212 | 39.7 |
31 | 65 | - | - | - | 190 | 225 | - |
32 | 67.5 | - | - | - | - | - | 52.2 |
33 | 70 | - | - | - | 204 | 241 | - |
34 | 75 | - | - | - | - | - | 68.2 |
35 | 80 | - | - | - | 224 | 262 | - |
36 | 82.5 | - | - | - | - | - | 86.6 |
37 | 90 | - | - | - | 252 | 291 | 110 |
38 | 100 | - | - | - | - | 314 | - |