تیرآهن چیست + انواع تیرآهن، نحوه تولید و 8 کاربرد

تاریخچه استفاده از تیرآهن

تولید و بکارگیری تیرآهن در صنعت به چیزی در حدود سال 1900 میلادی بازمی‌گردد. اگرچه تیرآهن I در ابتدا وارد عرصه صنعت شد و مورد استفاده قرار گرفت، اما اولین بار تیرآهن بال پهن در شرکت Bethlehem به تولید رسید و تحولات بسیاری در ارتباط با صنعت عمران و ساختمان سازی بوجود آورد.

تیرآهن چیست؟

تیرآهن (به انگلیسی Beam) یکی از اصلی‌ترین و کاربردی‌ترین پروفیل‌های باز فولادی بوده که شکلی به صورت H یا I انگلیسی دارد. تیرآهن متشکل از دو قسمت اصلی به نام بال و جال می‌باشد که جان قسمت اصلی و میانی تیرآهن بوده و بال به گوشه‌های کناری تیرآهن اطلاق می‌شود.

اصلی‌ترین وظیفه تیرآهن در ساختمان تحمل فشار و تنش‌های ناشی از لنگر خمشی و برشی است و در ساختمان سازی کاربرد بسیاری دارد. در دسته‌بندی کلی تیرآهن به اشکال زیر دسته‌بندی می‌شود:

• تیرهای فرعی- تیرهای فرعی به تیرهایی گفته می‌شود که با فاصله پایین از هم‌دیگر، بار کف‌ها و سقف‌های ساختمان را تحمل می‌نماید.
• تیرهای نعلی درگاه- این تیرها در قسمت بازشو دیوارها قرار می‌گیرند و بار روی در و یا پنجره را تحمل می‌نمایند.
• تیرهای اصلی- تیر اصلی بار دیوارهای خارجی، بخشی از بار کف یا ورودی ساختمان را متحمل می‌شود.
• تیرهای طولی- این تیرها در پل به موازات آن قرار می‌گیرند و بار عبورگاه پل را تحمل می‌نمایند.
• تیرهای کف- این تیرها به صورت عمودی بر تیرهای طولی قرار می‌‌گیرند و بار عبورگاه را از تیر طولی به شاه تیر پل یا خرپا انتقال می‌دهند.
• شاه تیر- سایر تیرها به شاه تیر بار را انتقال می‌دهند و شاه تیر دارای مقطع I می‌باشد.

روش تولید تیرآهن

برای تولید تیرآهن مانند بسیاری از مقاطع فولادی دیگر، از شمش‌های فولادی و فرآیند نورد گرم استفاده می‌کنند. ابتدا شمش‌های فولادی در درون کوره‌های مخصوص تولید، حرارت داده می‌شود تا دمای آن افزایش پیدا کند و نرم شود. پس از آن به کمک عبور غلتک‌های مختلف، از ضخامت این مقاطع کاسته شده و به طول آن‌ها اضافه می‌شود. پس از آن تحت نورد میانی و انتهایی قرار گرفته و با فرآیندهای مشخص تحت برشکاری قرار می‌گیرد.

انواع تیرآهن کدام است؟

تیرآهن از لحاظ شکل ظاهر و خواص مکانیکی دارای انواع مختلفی می‌باشد که در ادامه این موارد را بررسی می‌کنیم:

تیرآهن IPE

این تیرآهن با نام تیرآهن معمولی نیز شناخته می‌شود و شبیه به حرف I انگلیسی است و ضخامت بال‌های آن از ابتدا تا انتها به یک مقدار است. تیرآهن معمولی طبق استانداردهای اروپایی تولید می‌شود و در ایران کاربرد بسیاری دارد. این تیرآهن در ارتفاع 80 تا 600 میلی متر قابل تولید می‌باشد و در صنعت ساختمان سازی در تولید خرپا، ستون و دیگر موارد کاربری دارد.

تیرآهن INP

این تیرآهن، همچون نوع قبل مشابه با حرف انگلیسی I است. تفاوت این 2 نوع تیرآهن در آن است که ضخامت بال در آن‌ها یکسان نیست و شیبی در حدود 17 درجه دارد. به آن معنا که ضخامت بال‌های آن در ابتدا نازک است و کم کم در انتها و در نزدیک قسمت جان، ضخیم‌تر می‌شود.

تیرآهن INP مطابق با استانداردهای آمریکا تولید می‌شود. با این وجود بیش‌ترین کاربرد آن از تیرآهن‌های تولیدی با استاندارد روسیه و چین می‌باشد. ارتفاع این تیرآهن حدودا 80 تا 600 میلی متر و در صنعت‌های کشتی سازی، ساختمان سازی، سدسازی، برج سازی، اسکله سازی و پل سازی و غیره بکار می‌رود. این تیرآهن تحمل بار پایین‌تری نسبت به تیرآهن‌‌های IPE دارد. بنابراین قیمت آن نیز پایین‌تر است.

تیرآهن IPB

این تیرآهن از لحاظ شکل ظاهر شبیه به حرف H انگلیسی می‎باشد و با نام تیرآهن هاش نیز شناخته می‌شود. در این تیرآهن، اندازه بال و جان برابر می‌باشند و ابعاد آن نسبت به 2 نوع قبل بیش‌تر است و بال‌های پهن‌تری در مقایسه با تیرآهن IPE دارا می‌باشد.

ارتفاع تیرآهن اچ حدودا مابین 100 تا 1000 میلی‌متر است و در 3 نوع سبک، سنگین و فوق سنگین، مطابق با استانداردهای St52 ، St44 و St37 به تولید می‌رسد. از آن‌جایی که مقاومت این تیرآهن بسیار بالا است، در ساختمان سازی کاربرد بسیاری دارد.

تیرآهن لانه زنبوری

تیرآهن لانه زنبوری در حقیقت همان تیرآهن معمولی است که در مراکز تولید به شکل لانه زنبور تولید می‌شود. به عبارت دیگر از آن‌جایی که این تیرآهن در طول جان خود حفره‌های 6 ضلعی یا دایره‌ای دارد، با نام لانه زنبوری شناخته می‌شود. مزیت این تیرآهن وزن پایین آن است که به علت وجود حفره‌های آن می‌باشد.

از این تیرآهن برای ساخت و ساز سبک، ساخت لوله‌های برقی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تیرآهن نسبت به انواع دیگر ظرفیت تحمل لنگر خمشی بالایی دارد و بکارگیری آن سبب کاهش میزان ارتعاش می‌گردد. لازم به ذکر است که این تیرآهن دارای جان نسبتا ضعیف بوده و مقاومت برشی پایین‌تری دارد.

آشنایی با انواع سایز تیرآهن

انواع سایزهای عرضه شده تیرآهن در بازار آهن آلات شامل موارد زیر می‌شود:

• تیرآهن سایز 12- کوچک‌ترین سایز، تیرآهن 12 است که در موارد خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• تیرآهن سایز 14- طول رایج شاخه‌های تیرآهن‌های 14 در کشور ایران در حقیقت 12 متر بوده و وزن استاندارد شاخه 12 متری تیرآهن‌های 14 طبق جدول استاندارد اشتال برابر با 155 کیلوگرم است. مطابق با استاندارد DIN1025-5 منظور از تیرآهن 14 این است که ارتفاع جان به اندازه 14 سانتی‌متر می‌باشد. عرض این تیرآهن معادل 73 میلی‌متر، ضخامت 4.7 و ضخامت بال برابر با 6.9 میلی‌متر می‌باشد.

• تیرآهن سایز 16- تیرآهن 16 ارتفاع جان 16 سانتی‌متر دارند. عرض بال این تیرآهن 16، برابر با 82 میلی‌متر و ضخامت جان 5 و ضخامت بال 7.4 میلی‌متر می‌باشد.
• تیرآهن سایز 18- تیرآهن 18 طبق استاندارد ملی ایران با شماره 1791 و استاندارد DIN1025-5 با ارتفاع جان 18 سانتی‌متر، ضخامت جان 5.3 میلی‌متر، عرض بال 91 میلی‌متر و ضخامت بال 8 میلی‌متر تولید و به بازار آهن آلات عرضه می‌شود.

کاربرد تیرآهن چیست؟

همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم، اصلی‌ترین کاربرد تیرآهن افزایش مقاومت ساختمان با تحمل فشارهای وارده می‌باشد. در ادامه موارد استفاده آن را بیش‌تر بررسی خواهیم کرد:

• استفاده در ستون سازه- تیرآهن‌هایی که بال پهن و سطح مقطع مربعی دارند، در ساخت و ساز به عنوان ستون و به صورت عمودی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• کاربرد در تیر اصلی- یکی از کاربردهای تیرآهن، استفاده به عنوان تیر اصلی یا شاه تیر می‌‎باشد که به شکل افقی در سازه قرار گرفته و وظیفه انتقال بار اصلی از تیر فرعی به ستون‌ها را عهده‌دار است.
• تولید خرپا- از تیرآهن در ساخت خرپا استفاده بسیاری می‌شود.
• ساخت اسکلت سازه فولادی- از انواع تیرآهن‌های فولادی در مقاوم‌سازی اسکلت ساختمان استفاده می‌شود.
• کاربرد در کفی ستون- از سایزهای مختلف تیرآهن در صفحات فولادی و کفی ستونی استفاده می‌کنند.
• استفاده در تیرهای کلاف- تیر کلاف به شکل افقی در سازه قرار می‌گیرد و نحوه قرارگیری آن به این شکل می‌باشذ که دو تیر عرضی در قسمت سقف به خرپای سقف متصل می‌گردد تا بار تیر اصلی به این طریق به ستون‌ها منتقل گردد.
• تیرهای باریک کرومیت- از انواع تیرآهن به عنوان تیرهای باریک کرومیت استفاده می‌کنند و در مقایسه با تیرک‌ها طول بیش‌تر و ضخامت پایین‌تری دارند.
• استفاده در تیرک‌های میانی و فرعی- برای تیرک‌های میانی از سایزهای کوچک تیرآهن استفاده می‌کنند و نحوه قرارگیری آن‌ها به صورت افقی می‌باشد. تیرآهن وظیفه اتصال تیر اصلی به ستون‌ها را به هدف انتقال بار به تیر اصلی به نحو غیرمستقیم دارا می‌باشد.

مزایا و معایب استفاده از تیرآهن چیست؟

از جمله مزایایی که گستردگی کاربرد آن را در صنایع مختلف توجیه می‌کند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سرعت بالای نصب و اجرا
• مناسب برای اتصال قطعات مختلف به هم‌دیگر در سازه‌های فولادی
• مناسب برای ارتفاع‌های بالا
• امکان تولید به صورت پیش‌ساخته

در کنار مزایای مطرح شده، این مقطع فولادی معایبی نیز دارد که شامل موارد زیر می‌شود:

• از آن‌جایی که تیرآهن در برابر خوردگی مقاومت بالایی ندارد، نهایتا سبب کاهش استحکام و امنیت سازه شده و هزینه‌ها را نیز افزایش می‌دهد.
• ساختمان‌هایی که در آن از تیرآهن استفاده می‌شود، چنان‌چه در دمای بالا قرار گیرند، از خود مقاومتی نشان نمی‌دهند.

کارخانه‌ های تولید کننده تیرآهن در ایران کدام است؟

در کشور ایران کارخانه‌های بسیاری به تولید میلگرد مشغول هستند که شامل کارخانه

• ذوب آهن اصفهان
• گروه ملی اهواز
• ناب تبریز
• ظفر بناب
• فایکو ساری (فولاد ایرانیان)
• فولاد احرامیان یزد

و غیره می‌شود.

عوامل اثرگذار بر قیمت انواع تیرآهن چیست؟

نوع تیرآهن، استاندارد تولید، قیمت مواد اولیه، طول و سایز تیرآهن، کارخانه تولید کننده، هزینه‌های جابه‌جایی و حمل و نقل و غیره از جمله عوامل اثرگذار بر قیمت تیرآهن هستند.

برای مشاهده بروزترین قیمت تیرآهن در سایت آهن باکس کلیک کنید

سخن آخر

تیرآهن یکی از کاربردی‌ترین مقاطع فولادی است که از 2 قسمت اصلی بال و جان تشکیل می‌شود و شکل ظاهر آن به صورت H یا I انگلیسی می‌باشد.  تیرآهن دارای انواع IPE، INP، IPB و لانه زنبوری است و در سایزهای 12 تا 18 در بازار آهن آلات عرضه می‌گردد. تیرآهن از مزایایی همچون امکان نصب با سرعت بالا و کمک به تحمل تنش‌های وارده به ساختمان در کفی ستون، تیرهای کلاف، ساخت خرپا و غیره استفاده می‌شود.

Source:
* What is a Beam?
* What Is a Beam? And 7 Types of Beams

سوالات متداول