کاربرد تیرآهن چیست؟ بررسی کاربرد تیرآهن در ساخت و ساز
تیرآهن جزء مقاطع فولادی محسوب می‌شود که در بسیاری از سازه‌ها و پروژه‌های عمرانی کاربرد دارد و به همین دلیل، در انواع و اقسام متعددی طراحی و تولید می‌شود. این پروفیل فولادی سنگین، فشار‌ها و نیروهای وارد شده بر سازه را تحمل می‌کند و بدین ترتیب، مقاومت و استحکام آن را افزایش خواهد داد. کاربرد تیرآهن به اندازه‌ای گسترده به حساب می‌آید که این مقطع فولادی را به یکی از معروف‌ترین مصالح ساختمانی تبدیل کرده‌است. باید بدانید تنوع کاربرد در این پروفیل بسیار بالا نیست اما حجم مصرف بسیار بالا تیرآهن در همان کاربردهای محدود، موجب شده این مقطع فلزی از اهمیت بالایی در صنعت ساختمان سازی برخوردار باشد؛ به طوری که قیمت تیرآهن یکی از عوامل مهم در تعیین قیمت مسکن است.در ادامه به بررسی کاربردهای مختلف تیرآهن می‌پردازیم. تیر آهن‌ها وظیفه‌ی استحکام و مقاومت سازه را برعهده دارند و در مقابل فشارهای تنشی و خمشی استحکام ساختمان را تضمین می‌کنند.
کاربرد تیرآهن چیست؟
تیرآهن یکی از مهمترین عناصر ساختمانی در صنعت ساخت و ساز به شمار می‌رود. این عنصر با برخورداری از ویژگی‌های خاصی همچون مقاومت بالا، انعطاف‌پذیری و قابلیت اتصال به سایر عناصر سازه‌ای، برای ساخت سازه‌های بتنی و فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرآهن در ساختمان‌های بلند، پل‌ها، تونل‌ها، سوله‌ها و هر نوع سازه‌ای که نیاز به پشتیبانی و استحکام دارد بکارگرفته می‌شود.
همچنین در صنایع خودروسازی، در تولید ماشین‌آلات و در صنعت دریایی نیز از تیرآهن استفاده فراوانی خواهد شد. به طور کلی، کاربرد تیرآهن برای ایجاد سازه‌های مقاوم و پایدار و همچنین ارتقای امنیت و استحکام در ساختمان‌ها بسیار حائز اهمیت است.
کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی
کاربرد تیرآهن در صنعت ساختمان‌سازی بسیار گسترده است و اهمیت آن در ایجاد سازه‌های قوی و پایدار بسیار بالا خواهد بود. تیرآهن به عنوان یکی از مهمترین عناصر سازه‌ای، در ساختمان‌های بلند، پل‌ها، تونل‌ها و سوله‌ها محسوب می‌گردد. این عنصر با بهره‌گیری از ویژگی‌هایی همچون مقاومت بالا در برابر فشار و کشش، انعطاف‌پذیری و قابلیت اتصال به سایر عناصر سازه‌ای، به عنوان پشتیبان اصلی سازه‌ها عمل می‌کند. همچنین، استفاده از تیرآهن در صنعت ساختمان‌سازی به دلیل قابلیت انعطاف‌پذیری و تغییر شکل آن، امکان طراحی و ساخت سازه‌های متنوع و برجسته را فراهم می‌آورد.
تیرآهن در واقع اصلی‌ترین المان ساختمان‌های اسکلت فلزی به حساب می‌آید. انواع مختلف این پروفیل از جمله IPE، INP و IPB یا بال پهن کاربرد مشابهی دارند و در ساخت اسکلت فلزی ساختمان به کار می‌روند و استفاده از هر کدام با توجه استانداردهای تاکید شده در قوانین و همچنین ارتفاع ساختمان متفاوت است. به عنوان مثال کاربرد تیرآهن لانه زنبوری برای مقاومت در برابر لنگر خمشی در طراحی‌ها قرار می‌گیرد و البته وزن سازه را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.
در ساخت اسکلت ساختمان در ابتدا از چدن و یا فولاد کم کربن استفاده می‌شد. با گذشت زمان، فولاد جایگزین این ۲ آلیاژ شد و در حال حاضر هنگام صحبت در مورد ساختمان‌های اسکلت فلزی، در واقع از سازه فولادی صحبت می‌کنیم. اسکلت فولادی مقاومت به مراتب بالاتری نسبت به اسکلت چدنی و یا حتی بتنی دارد و پیاده سازی سازه‌هایی با ارتفاع بسیار بالا بدون این مقطع فولادی امکان پذیر نیست.
یکی از مهمترین مزایای به کار بردن تیرآهن در اسکلت ساختمان را می‌توان امکان توسعه مجدد دانست و البته باید در نظر داشته باشید اجرا و نصب تیرآهن زمان کمتری نسبت به انواع دیگر اسکلت‌ها می‌گیرید.
مهمترین معایب کاربرد تیرآهن در سازه‌ها را شاید بتوان مقاومت پایین در دمای ۵۰۰-۶۰۰ درجه سانتیگراد دانست که امکان ایجاد فاجعه در زمان آتش سوزی را بالا می‌برد. خوردگی در برابر عوامل خارجی و تمایل به کمانش نیز از دیگر معایب استفاده از تیرآهن در اسکلت ساختمان است.
کاربرد تیرآهن در اسکلت سازه فولادی
کاربرد تیرآهن در اسکلت سازه فولادی یکی از اصلی‌ترین و حیاتی‌ترین استفاده‌ها در صنعت ساختمان‌سازی شناخته می‌شود. تیرآهن به عنوان ماده اصلی در طراحی و ساخت اسکلت‌های فولادی به کار می‌رود و به عنوان قوطی‌های عرضی و افقی در سیستم سازه‌ای عمل می‌کند. این مقطع فولادی با داشتن مقاومت بالا در برابر بارها و لرزه‌ها، پایداری در برابر اثرات طبیعی و قابلیت انعطاف‌پذیری در طراحی ساختمان‌ها، امروزه بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد. همچنین، تیرآهن با اتصال به سایر اجزای سازه‌ای مانند ستونها، پیچ‌ها و جوش‌ها، همانند تثبیت‌کننده و انتقال دهنده بار عمل خواهد کرد.
کاربرد تیرآهن در تیرهای اصلی (شاه تیر)
کاربرد تیرآهن در تیرهای اصلی (شاه‌تیر) از جمله استفاده‌های بسیار قابل توجه آن در ساختمان‌سازی است. تیرهای اصلی یا شاه‌تیرها، به عنوان عناصر اصلی در سازه‌های فولادی به کار می‌روند و بارهای ساختمان را به سایر اجزا تحمیل می‌کنند. تیرهای اصلی با بهره‌مندی از خواصی همچون مقاومت بالا در برابر فشار، کشش و لنگرزدگی، پایداری در برابر اثرات زلزله و انعطاف‌پذیری در طراحی سازه‌ها، موارد استفاده فراوانی را از خود به نمایش می‌گذارند.
همچنین باید اشاره کنیم که 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.
بیشترین موارد کاربرد تیرآهن
در این بخش از مقاله می‌خواهیم به چند مورد از کاربردهای آن اشاره کنیم:
استفاده در ستونها: از تیرآهن‌هایی با بال پهن که مقطع آنها مربع شکل است به صورت عمودی به عنوان ستون در ساخت و ساز استفاده می‌کنند.
استفاده در کفی ستونها: تیر آهن‌ها دارای ضخامت‌های مختلفی هستند به همین دلیل می‌توان از آنها در صفحات کفی ستونی و صفحات فولادی نیز استفاده کرد.
اسکلت سازه فولادی: می‌توان از انواع تیرآهن ذکر شده برای مقاوم‌سازی ساختمان در قسمت اسکلت سازه بهره برد.
تیرهای اصلی: از تیر آهن به عنوان تیرهای اصلی یا شاه‌تیر نیز استفاده می‌شود که به شکل افقی در سازه قرار می‌گیرد. وظیفه‌ی تیرهای اصلی، انتقال بار اصلی از تیر فرعی به ستونها می‌باشد.
تیرهای کلاف: تیر کلاف به شکل افقی قرار می‌گیرد و قرا گیری 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 یابد.
تیرک‌های میانی و فرعی: تیر آهن‌های کوچک را برای تیرها میانی به کار می‌روند. نوع استفاده از تیرآهن در تیرک‌های میانی نیز به صورت افقی می‌باشد و وظیفه دارد تا به صورت غیرمستقیم تیر اصلی را به ستونها متصل کند تا بار به تیر اصلی منتقل شود.
تیرهای باریک کرومیت: از تیر آهن‌ها به عنوان تیر باریک کرومیت استفاده می‌شود. این نوع تیرها از تیرک‌ها باریک‌تر است اما طول بیشتری دارند.
ساخت خرپا: از دیگر کاربردهای تیر آهن می‌توان به استفاده در ساخت خر پا نیز اشاره کرد.
کاربرد تیرآهن در کفی ستون
کاربرد تیرآهن در کفی ستونها در ساختمان‌های فولادی به منظور ایجاد سیستم انتقال بار و توزیع آن به سایر اجزا است. در سازه‌های فولادی، تیرآهن به عنوان عنصر اصلی در ساخت کفی ستونها به کار گرفته می‌شود. کفی ستونها عبارت‌اند از تیرهای افقی که در ارتباط با ستون‌های عمودی قرار می‌گیرند و بارهای افقی را به ستونها منتقل می‌کنند.
کاربرد تیرآهن در ستونها
تیرآهن در ستون‌های فولادی به منظور ایجاد اجزای عمودی و باربر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ستونها در ساختمان‌ها به عنوان عناصر عمودی و اصلی استفاده می‌شوند و سبب انتقال بارهای عمودی به سایر اجزا خواهند شد.
کاربرد تیرآهن در تیرک‌های میانی یا تیر فرعی
تیرآهن در تیرک‌های میانی یا تیر فرعی در سازه‌های فولادی برای ایجاد اجزای افقی و باربر استفاده فراوانی دارد. تیرک‌های میانی در سازه‌های فولادی، به صورت افقی و فرعی استفاده می‌شوند و بارهای افقی را به سایر اجزا انتقال می‌دهند.
کاربرد تیرآهن در تیر کلاف
کاربرد تیرآهن در تیر کلاف در سازه‌های فولادی به منظور ایجاد اجزای افقی و باربر نیز بسیار گسترده است. تیر کلاف یک عنصر افقی به شمار می‌رود که در سازه‌های فولادی به عنوان قسمتی از سیستم انتقال بار و توزیع آن به سایر اجزا استفاده می‌شود. تیرآهن در تیر کلاف به صورت قوطی‌ها یا بلندگوها عمل می‌کند و توانایی انتقال بارها را به سایر اجزا دارد.
کاربرد تیرآهن در تیرهای باریک کرومیت
معمولاً تیرهای باریک کرومیت از جنس فولاد ضد زنگ تولید می‌شوند که شامل کروم و نیکل است. این تیرها به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ زدگی، در برخی بخش‌های خاص صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.
یکی از کاربردهای تیرهای باریک کرومیت در صنایع خودروسازی است. در این صنعت، تیرهای باریک کرومیت برای تقویت و تثبیت بخش‌هایی از خودرو مانند روکش‌ها، قاب‌ها و قطعات بدنه بکارگرفته می‌شوند. این تیرها به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ زدگی، می‌توانند در برابر شرایط آب و هوایی سخت و عوامل خوردگی مانند نمک و رطوبت مقاومت زیادی از خود نشان دهند.
همچنین، تیرهای باریک کرومیت در صنایع هوایی و فضایی نیز استفاده می‌شوند. در این صنایع، تیرهای باریک کرومیت برای ساخت قطعاتی مانند میله‌ها، لوله‌ها و قطعات سازه‌ای بسیار مناسب هستند. همچنین باید اشاره کنیم که این تیرها به دلیل وزن سبک، مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ زدگی، و خواص مکانیکی مطلوب، مناسب برای استفاده در شرایط سخت فضایی و هوایی خواهند بود.
کاربرد تیرآهن در ساخت خرپا
تیرآهن در ساخت خرپاها یا پل‌ها با استفاده از تیرهای فولادی به منظور ایجاد اجزای افقی و باربر استفاده زیادی دارد. خرپاها یا پل‌ها نقش اصلی در اتصال دو سر زمین یا دو نقطه مهم را دارند و باید توانایی تحمل بارهای سنگین و متغیر را داشته باشند.
کاربرد تیرآهن در پل‌سازی
تیرآهن یکی از عناصر اساسی در ساخت و ساز پل‌ها به شمار می‌رود و در انواع مختلف پل‌ها قابل استفاده خواهد بود. کاربردهای تیرآهن در پل‌سازی شامل موارد زیر می‌شود:
- تیرهای باربر: تیرهای باربر از تیرآهن ساخته می‌شوند و وظیفه اصلی آنها انتقال و توزیع بارهای وزنی و عمودی روی سازه پل است. این تیرها با توجه به نوع پل و نیازهای باربری می‌توانند به صورت تیرهای بلندگویی، قوطی یا سایر اشکال باشند.
- تیرهای قوسی: در پل‌های قوسی، تیرهای قوسی که به صورت هموار یا متمایل در اطراف پل قرار می‌گیرند، از تیرآهن ساخته می‌شوند. این تیرها نقش اصلی در تحمل بارهای عمودی و انتقال آنها به ستونها و سایر اجزای پل را برعهده دارند.
- تیرهای نگهدارنده: در برخی از پل‌ها، تیرهای نگهدارنده برای حفظ استحکام و پایداری سازه استفاده می‌شوند. این تیرها نیز به صورت عمودی در کنار ستونها و تیرهای باربر قرار می‌گیرند و نقش نگهدارنده و تثبیت‌کننده را ایفا خواهند کرد.
- تیرهای دیافراگم: تیرهای دیافراگم برای افزایش استحکام و مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی مانند باد و لرزه در پل‌ها استفاده می‌شوند. این تیرها در سطح عرضی پل قرار گرفته و نقش تقویت کننده و توزیع کننده بار را خواهند داشت.
هر سایز تیرآهن چه کاربردی دارد؟
بعد از انتخاب نوع مقطع فولادی بر اساس نیاز، باید به سایز آن توجه داشته باشید. معمولا سایزهای کوچکتر در پروژه‌های کوچکی که تعداد طبقات زیادی ندارند، به کار می‌رود و سایزهای بزرگ‌تر برای پروژه‌های سنگین مانند ساختمان‌ها چند طبقه، برج‌ها و پل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ٰدر ادامه کاربرد هرکدام از سایزهای تیرآهن را بررسی می‌کنیم.
- سایز ۱۲: ساخت ستون و تیر، پوشش سقف طبقات.
- سایز ۱۴: ساخت ستون و تیرهای رفعی سازه، ساخت خرپا، ساخت نعل، پوشش سقف.
- سایز ۱۶: ساخت تیرهای فرعی، ساخت نعل، پوشش سقف، استفاده در پل‌های لانه زنبوری، ساخت خرپا؛ همچنین قیمت تیرآهن 16 به نسبت سایزهای بالاتر مناسب تر است.
- سایز ۱۸: ساخت ستون اصلی سازه، کاربرد در ساخت قسمت‌های مختلف سازه‌های سنگین؛ به دلیل وزن بالاتر، قیمت تیرآهن 18، از سایزهای کوچکتر بیشتر است.
- سایز ۲۰: استفاده در طبقات زیرین سازه و سازه‌های بزرگ و سنگین.
آنچه در لیست بالا گفتیم، کاربردهای عمومی سایزهای مختلف تیرآهن بود. در هر پروژه باید با توجه به شرایط و نقشه تعیین کرد که هر قسمت به چه نوع محصولی در چه سایزی نیاز دارد.
اصول استفاده از تیرآهن در پل‌سازی چیست؟
کاربرد تیرآهن در پل‌سازی بایستی بر اساس اصول مهندسی و استانداردهای مربوطه انجام شود. در زیر به برخی اصول استفاده از تیرآهن در پل‌سازی اشاره خواهیم کرد:
انتخاب مناسب مواد
تیرآهن‌های مورد استفاده در پل‌سازی باید از جنس فولاد با مشخصات مناسب باشند. فولاد دارای مقاومت، انعطاف‌پذیری، ماندگاری در برابر عوامل زیستی و خوردگی، و ویژگی‌های دیگر است که بر اساس نیازهای سازه پل تعیین می‌گردد.
طراحی متناسب
طراحی تیرآهن‌ها باید با توجه به نیازهای باربری و هندسی سازه پل صورت گیرد. این کار شامل انتخاب ابعاد و شکل مناسب تیرآهن، تعیین نقاط قوت و ضعف سازه، و توزیع بارها به صورت مناسب خواهد بود.
اتصالات قوی
اتصالات موجود میان تیرآهن‌ها و سایر اجزای سازه باید قوی و دارای استحکام بالا باشند. این موارد شامل جوشکاری، برشکاری، بولت‌بندی و استفاده از اتصالات مکانیکی مناسب است.
محافظت در برابر خوردگی
تیرآهن‌ها می‌بایست در برابر خوردگی به میزان زیادی محافظت شوند تا ماندگاری و عمر مفید سازه را تضمین کنند. این امر به معنای استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی مانند رنگ‌های ضد زنگ یا روش‌های دیگر می‌شود.
نظارت و بازرسی
نظارت و بازرسی مداوم بر فرآیند ساخت و استفاده از تیرآهن‌ها در سازه پل اهمیت فراوانی دارد. این موضوع دربردارنده بررسی کیفیت مواد و اتصالات، بررسی وضعیت خوردگی و ترمیم آن، و همچنین بررسی عملکرد سازه در طول زمان خواهد بود.
کاربرد تیرآهن H در تولید کشتی و اسکله
تیرآهن H یک نوع مقطع فولادی محسوب می‌شود که در تولید کشتی و اسکله‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع تیرآهن با شکل حرف H شناخته می‌شود و دارای کاربردهای متنوعی در صنایع مذکور است. در ادامه به برخی از کاربردهای تیرآهن H در تولید کشتی و اسکله اشاره می‌کنیم:
- ساخت قوس‌ها و بالشتک‌ها: تیرآهن H برای ساخت قوس‌ها و بالشتک‌ها در کشتی‌سازی و اسکله‌سازی به میزان زیادی استفاده می‌شود. این قوس‌ها و بالشتک‌ها به عنوان ساختارهای پشتیبانی که برای تقویت بدنه کشتی و اسکله و توزیع بارها بکارگرفته خواهند شد.
- ساخت ستونها و بالکن‌ها: تیرآهن H برای ساخت ستونها و بالکن‌ها در کشتی‌سازی و اسکله‌سازی اهمیت زیادی دارد. این ساختارها به عنوان پشتیبان‌های اصلی در کشتی‌ها و اسکله‌ها عمل می‌کنند و بارهای سنگین را تحمل می‌کنند.
- ساخت سیستم‌های دال برای اسکله‌ها: تیرآهن H در ساخت سیستم‌های دال در اسکله‌ها کاربرد دارد. این سیستم‌ها همانند پل بین ستونها عمل می‌کنند و بارها را از ستونها به سایر اجزای سازه منتقل خواهند کرد.
- ساخت بدنه کشتی: در برخی موارد، تیرآهن H هم ممکن است در ساخت بدنه کشتی‌ها استفاده شود. این تیرآهن‌ها نقش قطعات اصلی در ساخت بدنه کشتی را دارند و به عنوان ستونها، بالکن‌ها و ناودان‌ها عمل می‌کنند.
گفتنی است که استفاده از تیرآهن H در ساخت انواع کشتی و اسکله بر اساس استانداردها و روش‌های مهندسی انجام می‌شود. همچنین، نظارت مداوم بر فرآیند ساخت و استفاده از تیرآهن H و بازرسی‌های منظم بر کیفیت سازه‌ها بسیار مهم خواهد بود.
کاربرد انواع سایز تیرآهن چیست ؟
انواع سایزهای تیرآهن معمولا با ضخامت و ابعاد مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند و کاربردهای متنوعی به همراه دارند. در ادامه به برخی از کاربردهای معمول تیرآهن با سایزهای مختلف اشاره خواهیم کرد:
- تیرآهن سایز 12: تیرآهن با ضخامت 12 میلی‌متر، معمولا در ساخت بناهای فلزی کوچک، درب و پنجره، سازه‌های فلزی کوچک و ساختمان‌های سبک استفاده می‌شود.
- تیرآهن سایز 14: تیرآهن با ضخامت 14 میلی‌متر، در ساخت قسمت‌هایی از س÷اختمان‌ها که نیاز به مقاومت بیشتری دارند، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، در برخی از صنایع مانند خودروسازی و ساخت و ساز نیز از تیرآهن ۱۴ استفاده خواهد شد.
- تیرآهن سایز 16 تیرآهن با ضخامت 16 میلی‌متر، معمولا در طراحی و ساخت قسمت‌هایی از ساختمان‌ها که نیاز به پشتیبانی بیشتر و مقاومت بیشتری دارند، استفاده می‌شود. همچنین این مقطع فولادی در صنایعی از جمله ساختمان‌سازی، پل‌سازی و تولید قطعات خودرو هم بکارگرفته خواهد شد.
- تیرآهن سایز 18 و 20: تیرآهن با ضخامت 18 و 20 میلی‌متر معمولا در صنایع سنگین‌تری همچون ساختمان‌های بزرگ، پل‌ها، زیرساخت های دریایی و صنایع نفت و گاز استفاده می‌شوند. این سایزها به عنوان پشتیبان‌های اصلی ساختمان‌ها و سازه‌ها عمل کرده و از مقاومت بالایی برخوردار هستند.
جمع بندی
در این مقاله به طور کامل بررسی کردیم که تیرآهن چه کاربردی در صنایع مختلف دارد و در چه ابعاد و اندازه‌هایی تولید می‌گردد. تیرآهن یکی از مهمترین محصولات فلزی موجود در بازار است و به همین سبب، خطوط تولید این مقطع فولادی در ایران با قدرت بسیار زیادی مشغول به فعالیت هستند. اگر مایل‌اید بیشتر با این مقطع فولادی آشنا شوید می‌توانید به صفحه تیرآهن چیست و انواع آن مراجعه کنید. این محصول فولادی در سایزهای مختلف، در صنایع ساختمان‌سازی و دیگر صنایع کاربرد دارد.
