تیرآهن هاش چیست؛ انواع، تفاوت، کاربرد و فرایند تولید

با پیشرفت صنعت ساختمان‌سازی، مصالح و ابزار مورد استفاده در سازه‌ها نیز باید به روز باشند تا رشد آن را متوقف نکنند. تیرآهن یکی از مصالح مهمی است که در سازه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و در ساخت بنا و پایه‌ی ساختمان‌ها کاربرد دارد.

در اوایل قرن بیستم میلادی، زمانی که تیرآهن‌های چوبی جای خود را به تیرآهن‌های فلزی داده بودند، یک شرکت کشتی‌سازی به نام Bethlehem، تحول بزرگی در صنعت ساختمان‌سازی رقم زد و تیرآهن هاش یا بال‌پهن کنونی را اختراع کرد. بعد از اختراع، تیرآهن‌های هاش به یکی از بنیادی‌ترین مصالح ساختمانی جهان تبدیل شدند.

امروزه تیرآهن‌های هاش با تکنولوژی‌های جدیدتری تولید می‌شوند و در ساخت سازه‌های گوناگونی نقش کلیدی دارند. در این مقاله قصد داریم تا شما را با این نوع تیرآهن‌ها بیشتر آشنا کنیم.

تیرآهن هاش چیست؟

اکثر مردم در واقع نمی‌دانند که تیرآهن چیست و انواع آن را نمی‌شناسند؛ در واقع تیرآهن و تیرآهن هاش، تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند.تیرآهن هاش در واقع پروفیل نورد شده‌ای است که در سایز ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر و با طول ۱۲ متر تولید می‌شود و نسبت به تیرآهن‌های معمولی بال‌ بلندتر و پهن‌تری دارد و به همین خاطر به آن‌ها تیرآهن بال‌پهن هم گفته می‌شود.

شکل ظاهری هاش شبیه به H انگلیسی است و اندازه بال و ارتفاع آن تقریبا برابر هستند که همین امر سبب شده این محصول، از استحکام بالایی بهره‌مند شود. قیمت تیرآهن هاش به نوع آهن، کیفیت و خلوص آن بستگی دارد و با توجه به اینکه سهم زیادی از تیرآهن‌های هاش موجود در کشور، در بازار خارجی تولید می‌شوند، به نوسانات ارز نیز واکنش نشان می‌دهند. تولیدات این محصول تحت سه استاندارد st37، st44 و st52 انجام می‌شود که استاندارد st44 از انواع دیگر آن متداول‌تر است. 

در بازار داخلی، ذوب آهن اصفهان با تلاش‌های بسیار توانسته به تولیدکنندگان تیرآهن هاش بپیوندد و اکنون در سه سایز این محصول را تولید می‌کند. البته که هنوز این کارخانه در ابتدای راه است و مسیر پر پیچ و خمی در پیش‌روی خود برای رقابت با تولیدکنندگان خارجی این محصول می‌بیند، اما می‌توان امیدوار بود که در آینده‌ای نه چندان دور شاهد خودکفایی در تولید تیرآهن هاش باشیم. 

تیرآهن هاش در واقع پروفیل نورد شده‌ای است که در سایز ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر و با طول ۱۲ متر تولید می‌شود و نسبت به تیرآهن‌های معمولی بال‌ بلندتر و پهن‌تری دارد. هاش در دو نوع سبک و سنگین به بازار عرضه می‌شود و تفاوت اصلی این دو، در میزان ضخامت آن‌هاست.

انواع تیرآهن هاش

تیرآهن هاش یا بال‌پهن در دو نوع سبک و سنگین به بازار عرضه می‌شود و تفاوت اصلی در میزان ضخامت آن‌هاست.

• تیرآهن هاش سنگین: این نوع تیرآهن را با نام‌های IPBV یا HEB هم می‌شناسند. ضخامت بال‌های هاش سنگین نسبت به هاش سبک بیشتر است. همچنین این تیرآهن جزو پرفروش‌ترین تیرآهن‌های دنیا محسوب می‌شود.
   
• تیرآهن ‌هاش سبک: IPBL یا HEA نام‌های دیگری هستند که برای تیرآهن سبک مورد استفاده قرار می‌گیرند و ضخامت بال‌ آن‌ها نسبت به هاش سنگین کمتر است. این نوع از هاش در شرکت ذوب آهن هم تولید می‌شود.

علاوه بر ضخامت، تیرآهن‌های سبک و سنگین در وزن هم با یکدیگر اختلاف دارند. وزن تیرآهن‌های هاش به ضخامت بال‌ها، جان و طول مقطع آن‌ها بستگی دارد. برای به دست آوردن وزن هر کدام از آن‌ها می‌توانید یک کیلو از محصول را در طول شاخه که معمولا ۱۲ متر است ضرب کنید یا به جدول وزن هاش مراجعه کنید و علاوه بر وزن، ویژگی‌هایی همچون ضخامت جان (منظور از جان، ورق ضخیمی است که بین بال‌های تیرآهن قرار گرفته است)، طول جان، شعاع، ضخامت بال و طول بال را مشاهده کنید.

کاربردهای تیرآهن بال‌پهن

تیرآهن‌های بال‌پهن برای ایجاد مقاومت بیشتر و تنش مکانیکی کمتر تولید شدند و سطح مقطع آن هم به این دلیل بزرگ‌تر از انواع معمولی آن است. تیرآهن‌های بال‌پهن در صنایع مختلفی کاربرد دارند، اما اصلی‌ترین کاربرد آن را می‌توان استفاده در خرپا و ستون‌ها دانست.

 این قطعه فولادی، به دلیل استحکام زیادی که دارد بهترین گزینه برای ساختن خرپا و تیر هستند. یکی دیگر از مزایایی که این نوع تیرآهن‌ها دارند این است که نیروی عمودی وارد بر خود را به راحتی مهار می‌کنند و به نوعی تکیه‌گاه عمودی عالی محسوب می‌شود. تیرآهن بال‌پهن قابلیت استفاده با طول ۱۰۰ متر را هم در ویژگی‌های متعدد خود جای داده است. 

از این محصول مانند تیرآهن زنبوری علاوه بر صنعت ساختمان سازی، در پل‌ سازی، اسکله‌سازی، پالایشگاه، کشتی‌سازی و سدسازی نیز از این محصول استفاده می‌شود. در تیرآهن‌های هاش معمولا ارتفاع با پهنای باند اندازه یکسانی دارند و یکی از دلایل مقاومت بیشتر این نوع تیرآهن، همین مورد است. همچنین این دلایل باعث می‌شوند تا تیرآهن بال‌پهن در برابر نیروهای خمشی و برشی و حرکات و رانش زمین نیز از خود مقاومت نشان دهد. 

تیرآهن بال‌پهن یا هاش با سرعتی که در نصب دارد و فضای کمی که اشغال می‌کند، به اتمام پروژه در زمان کمتر کمک زیادی خواهد کرد. با استفاده از این تیرآهن، ضریب خطا و میزان مصرف آهن تا حد قابل توجهی کاهش می‌یابد و در هزینه‌های عملیاتی نیز می‌توانید صرفه‌جویی کنید. 

بعد از تکمیل پروژه ساخت و ساز خود شاهد سازه‌ای یکنواخت خواهید بود. تیرآهن هاش علاوه بر موارد مثبت و کاربردهایی که دارد، شامل معایب محدودی هم هست که ذکر آن‌ها خالی از لطف نیست و می‌تواند دید بهتری به شما در مورد جوانب منفی آن بدهد. برای آشنایی بیشتر با موارد استفاده از این نوع تیرآهن می‌توانید به مقاله کاربرد هاش مراجعه کنید. 

معایب استفاده از تیرآهن بال پهن

تیرآهن‌های بال پهن، که به تیرآهن‌های H یا تیرآهن IPB نیز معروف هستند، دارای مزایای زیادی هستند اما معایبی نیز دارند. برخی از معایب آن‌ها شامل موارد زیر است:

• کاهش مقاومت فولاد در دماهای بالا
• مخارج حفاظت در برابر خوردگی
• پرهزینه بودن انجام آزمایش جوش

فرآیند نورد هاش

روش‌های نورد تیرآهن به دو فرآیند اصلی تقسیم می‌شود که بسته به نوع مواد مورد استفاده در فرم‌های H شکل یا اسلب‌های مستطیلی باشد متفاوت است.

• فرم‌های H شکل: زمانی که قرار است از فرم‌های H شکل به عنوان مواد اولیه استفاده شود به دلیل اینکه آن‌ها شباهت زیادی به محصولی که در انتها به دست می‌آید دارند، فرم دهی آن‌ها به طور یکنواخت انجام می‌پذیرد.
   
• اسلب‌های مستطیلی: در صورت استفاده از اسلب مستطیلی، محصولات سنگین‌تر و با سایزهای متفاوت قابل تولید هستند بنابراین، این روش کاربرد بیشتری نسبت به روش قبلی دارد و در حال حاضر بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما این فرآیند در فرم دهی نسبت به روش قبلی هیچ مزیتی ندارد زیرا میزان زیادی نورد برای شکل‌دهی نیاز است.

در هنگام نورد، این محصول رفته رفته افزایش عرض پیدا می‌کند. معمولا از روش‌های آماده سازی اسلب برای تولید محصولات استفاده می‌کنند چون رسیدن به عرض مشخص با توجه به ابعاد محصول ضروری است. اما در حال حاضر استفاده از این روش‌ها به دلیل پایدار نبودن فرآیند نورد مناسب نیست. یکی از مهم‌ترین نکات در هنگام استفاده از این روش، هدایت دقیق اسلب فولادی در میان نورد است چرا که در صورتی که درست انجام نپذیرد، منجر به ایجاد ضخامت نامتعادل در بال خواهد شد. 

در مرحله آخر نورد، برش محصول انجام می‌شود که معمولا طبق استاندارد در شاخه‌های ۱۲ متری برش داده می‌شوند. در فرایند تولید هاش نیز از همین روش و با استفاده از نورد گرم این کار را انجام می‌دهند.

اما این فرآیند چالش‌هایی را نیز در پیش ‌روی خود می‌بیند، که اصلی‌ترین آن، تولید عرض مقاطع، ایجاد تنش داخلی به دلیل اختلاف دما در حین فرآیند نورد و دمای محیط است که احتمال دارد منجر به ایجاد خمیدگی جان تیرآهن در هنگام کشش شود. برای حل این مسئله مهندسان دست به ابداع روش‌هایی زدند که در آن امکان استفاده از فن‌آوری های جدید برای نورد جان و عرض تیرآهن با اندازه دلخواه و تنظیمات سفارشی با استفاده از تکنولوژی کنترل دمایی است.

در روشی کارآمدتر برای تولید هاش پس از اینکه شمش فولادی در صفحات گرمایشی کوره گرم کننده قرار می‌گیرند به وسیله دو غلتک فشاری به هم فشرده می‌شوند و غلتک سایزکننده مشخصا برای لبه دهی نورد استفاده می‌شود در مرحله بعدی شمش فولادی به ضخامت مورد نظر تبدیل می‌شود، در نهایت ارتفاع جان با استفاده از نورد فشاری توسط غلتک‌های قابل تنظیم تولید می‌شود. در حین این روش فرآیند خنک شدن بال با آب در حین فرآیند نورد تیرآهن هاش با نسبت ضخامت‌های بالای بال بدون خم شدن جان انجام می‌شود. 

تفاوت تیرآهن و هاش

تیرآهن‌های معمولی تفاوت‌های زیادی با تیرآهن‌های هاش دارند. بیشترین و واضح‌ترین تفاوت تیرآهن و هاش مربوط به شکل ظاهری می‌شود، جایی که تیرآهن‌های معمولی به شکل I انگلیسی و تیرآهن‌های هاش به شکل H انگلیسی هستند و به دلیل نسبت اندازه بال به اندازه جان مختلفی که در این دو نوع وجود دارد، این تفاوت پدیدار شده است.

کاربردها جایی است که تفاوت بعدی این دو نوع تیرآهن با یکدیگر رقم می‌خورد و این اختلاف به دلیل محدودیت طول ساخت در تیرآهن‌های معمولی و همچنین استحکام بیشتر تیرآهن هاش به وجود آمده است. تیرآهن‌های معمولی مدت‌هاست که دیگر در ستون‌ها کاربردی ندارند و همانطور که در بالا هم به آن اشاره کردیم، تیرآهن هاش به خاطر مزایایی که دارد بیشتر در ستون‌ها و سازه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مورد بعدی که تیرآهن‌های معمولی و هاش در آن با یکدیگر متفاوت هستند، مقدار باری است که تحمل می‌کنند. که همانطور که بارها گفته شد، تیرآهن هاش قدرت و استحکام بیشتری به دلیل شکل ظاهری خود دارد و همین امر باعث می‌شود مقدار بار بیشتری را بتوانند تحمل کنند. همچنین معمولا تیرآهن‌های I شکل با استاندارد چین و روسیه ولی تیرآهن‌های H با استاندارد اروپا در بازار موجود هستند و این عوامل باعث اختلاف قیمت هاش و تیرآهن می‌شوند.

تیرآهن هاش یا بالا‌پهن، یکی از پراستفاده‌ترین مصالح ساختمانی است که هر روز نسبت به روز قبل اهمیت بیشتری پیدا می‌کند و در صنعت فولاد و آهن‌آلات ایرانی نیز پیشرفت خوبی را داشته است. آینده‌ این محصول در سال‌های پیش‌رو بسیار روشن است و علاوه بر ذوب آهن کارخانه‌های مختلفی برای تولید آن در تلاش هستند و با برنامه درست و دقیق به راحتی می‌توان واردات این کالا را متوقف و آن را در داخل کشور تولید کرد