انواع استاندارد تیرآهن

تیرآهن و محصولات فولادی مهم‌ترین بخش از صنعت ساختمان‌سازی را تشکیل می‌دهند. این محصولات، استحکام و مقاومت را برای ساختمان‌های ما به ارمغان می‌آورند. با گذشت زمان و پیشرفت علم مهندسی، انواع مختلفی از تیرآهن وارد بازار شده‌اند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای منحصربه‌فردی از خود ارائه می‌دهند. در این مطلب تفاوت انواع تیرآهن‌های IPB، IPE و INP را بررسی خواهیم کرد. 

آشنایی با انواع استاندارد تیرآهن

آهن و آلیاژ فولاد به دلیل استحکام و مقاومت بسیار بالایی که دارد، به اشکال مختلفی در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرآهن نیز یکی از مقاطع فولادی بسیار مهم و پرکاربرد به شمار می‌رود که در صنایع گوناگونی از جمله ساختمان‌سازی، استفاده فراوانی از آن می‌شود. مقطع تیرآهن به شکل l یا H است و عمده وظیفه آن، تحمل تنش‌های حاصل از نیروی برشی و لنگر خمشی خواهد بود. امروزه تیرآهن‌ها با روش‌ها و استانداردهای متعددی طراحی و تولید می‌شوند و هرکدام کاربرد و ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود را دارند. در ادامه این مقاله همراه ما باشید تا به معرفی انواع استانداردهای تیرآهن بپردازیم.

شکل ظاهری تیرآهن

تیرآهن‌ها در مقطع برشی همانند شکل زیر خواهند بود.

• Flange: دو لبه کناری تیرآهن را بال یا Flange می‌گویند. (معادل فارسی Flange، کلمه بال است). بال‌ برای فشرده‌سازی و افزایش استحکام تیرآهن در برابر نیروی خمشی درنظر گرفته می‌شوند.
• Web: به صفحه نازک میان تیرآهن که ضخامت کمی دارد، Web یا جان گفته می‌شود. جان برای کاهش تنش برشی در تیرآهن در نظر گرفته می‌شود.

طراحی تیرآهن

در طراحی و استفاده از تیرآهن معیارهایی را در نظر می‌گیرند که عبارتند از:

• تیرآهن نباید در برابر فشارهای وارده بر روی آن دچار شکست شود. معمولا این شکست به دلیل سفتی و سختی تیرآهن است. مهندسین در طراحی ضریبی را برای مقاومت تیرآهن در نظر می‌گیرند.
• میزان بار وارده بر تیرآهن در یک ساختمان یا سازه متغییر است. استفاده از تیرآهن ضعیف و نامناسب باعث لرزش سازه خواهد شد.
• در استفاده از تیرآهن، مقاومت خمشی عامل بسیار مهمی در کاهش هزینه است. هرچه ما از تیرآهن‌هایی استفاده نماییم که در طول کمتر وزن بیشتری را تحمل کنند و مقاومت خمشی بیشتری در سطح مقطع داشته باشند، هزینه‌های نهایی ما کاهش خواهند داشت. البته رصد نمودار قیمت آهن می‌تواند راهگشای ما در کاهش هزینه‌ها باشد.

استانداردهای تیرآهن

اگر با استاندارد انواع تیرآهن آشنا شوید، به راحتی قادر خواهید بود تا محصولات مختلف و متنوع تمامی شرکت‌های موجود در عرصه آهن آلات را مورد سنجش قرار دهید. به کمک این استانداردها می‌توان به آسانی کیفیت تیرآهن‌ها را مورد بررسی قرار داد. از دیگر مزایای آشنایی با استانداردهای انواع تیرآهن می‌توان به خرید محصولات مرغوب اشاره نمود. امروزه کارخانه‌های معتبر و باکیفیت در تولید محصولات فولادی خود بهترین استانداردها را رعایت کرده و از آن‌ها به خوبی استفاده می‌کنند.

با شناخت کامل این استانداردها شما می‌توانید در یک ساختمان، بالاترین مقاومت را ایجاد نمایید. تیرآهن معمولا از ۴ نوع استاندارد پیروی می‌کند. در ادامه به معرفی کامل استانداردهای موجود برای تیرآهن اشاره خواهیم کرد.

تیرآهن‌های فولادی زنگ نزن در ساختمان‌سازی و پل‌سازی کاربرد دارند که می‌توانند در قیمت تمام شده تاثیر بگذارند. اکثر مهندسان و طراحان برای محاسبه هزینه تمام شده، همیشه قیمت تیرآهن را رصد می‌کنند. تیرآهن‌ها که به I-beam معروف هستند به سه مدل مختلف در مارکت‌های فروش یافت می‌شود.

• تیرآهن IPE
• تیرآهن INP یا IPN
• تیرآهن IPB

تیرآهن IPE (معمولی)

یکی از استانداردهای تیرآهن، IPE نام دارد که در کشورهای اروپایی و حتی ایران، کاربردهای فراوانی دارد. مشخصه بارز این نوع تیرآهن، ضخامت بال‌های یکسان در ابتدا و انتهای آن خواهد بود. به همین دلیل است که محبوبیت خاصی در بازار دارد. این مدل استاندارد مطابق با استانداردهای اروپایی بوده و بیشترین کاربرد را در ستون خرپا، سقف‌ها، ساخت پل‌های لانه زنبوری و غیره دارند. گفتنی است کهIPE از کشورهای مختلفی مانند آلمان، کره، اسپانیا و لهستان وارد می‌شود و به‌عنوان تیرآهن چینی یا روسی در بازار آهن آلات شناخته می‌شود. ناگفته نماند که سطح مقطع تیرآهن‌های تولید شده با این استاندارد، شبیه l انگلیسی است.

لذا بهتر است بدانید که این نوع تیرآهن طبق استاندارد I Profile Eroeenne ساخته می‌شود، طول بال‌های این محصول که در دسته محصولات I شکل قرار می‌گیرد، اندکی کوتاه‌تر از مدل‌های دیگر است که باعث می‌شود در اتصالات به‌سادگی مورد استفاده قرار بگیرد. نکته مهم این است که در استاندارد IPE، ضخامت بال‌ها برخلاف INP کاملاً یکسان است. مقاطعی که در ایران و اروپا تولید می‌شوند، این استاندارد را دارند. به همین دلیل این محصولات کاربردی‌ترین نوع تیرآهن در ایران هستند و در اکثر پروژه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. همه قسمت‌های بال این نوع تیر، ضخامت یکسانی دارند و بدون شیب هستند.

به این محصول فلزی پروفایل نیم‌پهن موازی و یا بال متوسط نرم اروپایی گفته و به روش نورد گرم و اکسترود و در استانداردهای (EN10365 -EN10034) تولید می‌شود. این محصول بین مهندسان ساختمانی طرفداران زیادی دارد. در تیرآهن IPE سطح مقطع به شکل (I) است که ضخامت بال‌ها یکنواخت بوده و تغییری ندارد. تیرآهن IPE در ارتفاع متفاوت تولید می‌گردد که این ارتفاع از 8 تا 60 سانتی‌متر متغیر است. برای آشنایی بیشتر با این موضوع می‌توانید به مقاله تیرآهن IPE چیست و انواع آن مراجعه کنید.

تیرآهن IPN یا INP (بال باریک شیب‌دار)

این استاندارد به لحاظ شکل ظاهری با IPE تفاوت دارد. به‌گونه‌ای که باله ابتدایی آن در مراحل اولیه نازک و به تدریج ضخیم خواهد شد. وقتی به این مدل تیرآهن‌ها نگاه کنید، متوجه شیب ملایم در ضخامت بال‌های آن‌ها خواهید شد. برای ستون‌های اسکلت فلزی از این مدل تیرآهن استفاده می‌گردد. این محصول در سایزهای ۶۰ تا ۸۰۰ میلی‌متری تولید و روانه بازار می‌شود و لبه های آن گرد است.

علاوه بر موارد ذکر شده، این تیرآهن که به تیرآهن نیم‌پهن معروف است و در بازار هم به نام IPN و هم INP شناخته می‌شود، شکل سطح مقطع در دو بال آن به صورت شیب‌دار است که در نقطه تلاقی بال (میله افقی) با (جان) میله عمودی به صورت ضخیم بوده که به سمت بیرون تیرآهن نازک و شیبدار می‌شود. شیب بال در سطح داخلی بال حدود 0.14 و استاندارد این نوع تیرآهن، استاندارد چین و روسیه است.

مزیت تیرآهن IPE نسبت به INP:

• عرض بال در IPE بیشتر از IPN است؛ به همین دلیل مقاومت بیشتری نسبت به IPN دارد.
• به دلیل یکسان بودن و یا موازی بودن سطح خارجی و داخلی بال در IPE اتصال بهتری نسبت به IPN دارد.
• IPE نسبت به INP داراری وزن کمتر و راندمان مقاومتی بیشتر است.

تیرآهن INP

INP استاندارد محبوب در کشورهایی همچون چین و روسیه است. در این نوع از تیرهای آهن که I شکل هستند، ضخامت بال‌ها با دور شدن از جان به آرامی کاهش پیدا می‌کند. نازک شدن ضخامت جان، باعث می‌شود که این محصولات مقاومت کمتری از خود نشان بدهند و همچنین وزن پایین‌تری داشته باشند؛ بنابراین قیمت آنها نیز می‌بایستی کمتر باشد. کارخانه‌های چین و روسیه معمولا محصولاتشان را با این استاندارد تولید می‌کنند. بال این مقاطع فولادی شیب ملایمی دارد، ابتدای آن باریک است و هرچقدر به انتها نزدیک‌تر می‌شود، ضخامتش افزایش پیدا می‌کند. محصولات وارداتی معمولا مطابق با این استاندارد تولید می‌شوند و پیمانکاران هنگام خرید باید به این نکته دقت داشته باشند. برای آشنایی بیشتر با این مقاله، می‌توانید به صفحه تیرآهن INP مراجعه کنید. 

تیرآهن IPB (هاش)

اگر تاکنون در بازار آهن و فولاد فعالیت داشته‌اید، حتما تیرآهن هاش را به خوبی می‌شناسید. این تیرآهن شبیه به حرف H انگلیسی است و به‌گونه‌ای تولید شده است که طول بال‌ها در آن نسبت به جان تیرآهن بزرگتر باشد و سطح مقطع مربعی شکلی دارد و ضخامت بال‌ها نیز در تمام طول آن یکسان است. دقیقا به همین خاطر هم استحکام و مقاومت آن در مقایسه با تیرآهن معمولی بیشتر خواهد بود.

در این تیرآهن‌ها دو علامت V و L مشاهده می‌شود که V به معنای تیرآهن سنگین و علامت L هم نشان‌دهنده تیرآهن سبک است. از ویژگی‌های تیرآهن تولید شده با این استاندارد می‌توان به تحمل وزن بالا، برخورداری از بال‌های پهن و ارتفاع ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر اشاره نمود.

تیرآهن ،IPB سرعت بالایی در نصب داشته و با آنکه وزن بیشتری نسبت به سایر تیرآهن‌ها دارد، باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های پروژه می‌شود؛ چرا که با استفاده از این محصول به تعداد تیرآهن کمتری نیاز خواهید داشت. عملیات جوشکاری و ماشین‌کاری نیز روی این محصولات ساده‌تر و سریع‌تر انجام می‌گیرد. تیرهای H که یکی از کاربردی‌ترین محصولات در صنعت ایران هستند، در دسته استاندارد IPB‌ قرار می‌گیرند. بال‌های تیر هاش نسبت به مقاطعی که با استاندارد IPE تولید می‌شوند، پهن‌تر است و به همین دلیل با نام تیر بال پهن هم شناخته می‌شود. این محصولات در دو نوع IPBV (سنگین) و IPBL (سبک) تولید می‌شوند.

 این تیرآهن به چهار مدل بر اساس وزن تقسیم‌بندی می‌شود:

• تیرآهن با وزن متوسط: که همان IPB و در نرم اروپاییHEB گفته می‌شود. ارتفاع جان و طول بال تا شماره 30 آن یکسان است. پهنی تیرآهن IPB20 دارای طول بال 20 و ارتفاع جان 20 است. از شماره 30 به بالا عرض بال هیچ تغییری نمی‌کند و ارتفاع جان افزایش پیدا می‌کند.
• تیرآهن سبک: به تیرآهن سبک در این مدل IPBL و در نُرم اروپایی به آن HE-A گفته می‌شود. این تیرآهن ارتفاع واقعی کمتر از ارتفاع اسمی دارد؛ برای همین وزن این تیرآهن نیز دچار تغییراتی خواهد بود.
• تیرآهن سنگین: این تیرآهن با اختصارIPBV شناخته می‌شود که معادل اروپایی آن HE-M است. ارتفاع واقعی این تیرآهن کمی از ارتفاع اسمی آن (ارتفاع IPB هم‌شماره) کمتر است.
• تیرآهن IB: این تیر آهن از شماره 10 تا 18 ساخته می‌شود. سطح داخلی بال‌های این تیرآهن کمی شیب‌دار است.

استاندارد لانه زنبوری (CPE)

تیرآهن لانه زنبوری به لحاظ شکل ظاهری به راحتی با سایر تیرآهن‌ها قابل تشخیص خواهد بود. یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این مدل تیرآهن این است که می‌تواند لنگر خمشی بزرگتری را نسبت به تیر نورد شده تحمل نماید. زیرا در این محصولات، در ابتدا تیرآهن را برش می‌دهند و سپس آن‌ها را به یکدیگر جوش خواهند داد. از مزایای تیرآهن لانه زنبوری می‌توان به وزن کم، توان خمشی کمتر و ممان اینرسی بالاتر اشاره کرد.

مواردی که تیرآهن‌‌های IPB ، IPE و INP را از یکدیگر تفکیک می‌کند

تیرآهن‌های IPB، IPE و INP تفاوت‌های بسیاری با هم دارند. در زیر به برخی از مهم‌ترین تفاوت‌های این محصولات اشاره کرده‌ایم:

• استاندارد

محصولات IPE عموماً تحت استاندارد DIN آلمان مانند DIN1025 تولید می‌شوند. تیرآهن‌های با استاندارد INB نیز که در سه دسته سبک، سنگین و فوق سنگین قرار می‌گیرند، دارای سه گرید ST52، ST37 و ST44 هستند که مورد اخیر در ایران محبوبیت بالاتری دارد. 

• کاربرد

تیرهای آهن IPB، سطح مقطع بزرگ‌تری دارند که به دلیل کمتر بودن میزان تنش وارده بر آن‌ها، انتخاب بهتری برای ستون ساختمان هستند. همچنین برای استفاده در طول‌های بالاتر از 30 متر، توصیه می‌شود از تیرآهن H یا همان IPB استفاده شود. از طرف دیگر، تیر آهن‌های IPE و  INP در ساخت ساختمان‌ها و پل‌ها گزینه‌های محبوب‌تری هستند. این در حالی است که تیر آهن H در این پروژه‌ها می‌تواند به‌عنوان ستون یا تکیه‌گاه مورد استفاده قرار بگیرد. 

• قیمت

قیمت تیرآهن به‌طور ویژه به وزن آن بستگی دارد. به‌طورکلی برای تیرهای با سایز یکسان، به ترتیب، IPB، IPE و INP بیشترین وزن و به‌ تبع آن بیشترین قیمت را دارند. اما به دلیل اینکه این محصولات در سایزهای مختلف تولید می‌شوند، هر کدام می‌توانند قیمت‌های متفاوتی داشته باشند.

•  مشخصات ظاهری

از نظر ظاهری می‌توان گفت که در تیر IPB بال‌ها با هم موازی بوده و طول آن‌ها با طول جان برابر است. به‌عبارت‌دیگر، سطح مقطع آن شبیه به حرف H است. در مقابل، تیرآهن IPE بال‌های کوتاه‌تری دارد؛ اما همچنان بال‌ها با هم موازی هستند. با نگاه به سطح مقطع این محصول، حرف I را می‌بینیم. تیرهای آهن INP نیز به شکل I هستند با این تفاوت که بال‌ها دیگر با هم موازی نیستند. چرا که ضخامت آن‌ها متغیر است و با دور شدن از مرکز تیر، باریک‌تر می‌شوند. 

• مشخصات فنی

مشخصات فنی مقاطع فولادی عموماً طبق جدول اشتال بررسی می‌شود. در این جدول، جرم، نیروهای تنشی و کششی، ممان اینرسی و سایر فاکتورهای مربوط به تیرهای آهن بررسی می‌شود تا مهندسین با توجه به نیازهای هر پروژه، دست به انتخاب مناسب بزنند.

وزن و ابعاد استاندارد انواع تیرآهن

تیرآهن‌ها در انواع و سایزهای متفاوتی توسط کارخانه‌ها تولید می شوند . کارخانه‌های تولید کننده تیرآهن هر کدام محصولات خود را طبق استانداردهای جهانی تولید و روانه بازار خواهند کرد. اما با این حال امکان تفاوت وزن ناچیز در تیرآهن های کاملاً مشابه از لحاظ نوع و سایز وجود دارد. به طور کلی وزن  انواع تیرآهن با توجه به اینکه چه سایزی دارند و توسط چه کارخانه ای تولید شده اند و استاندارد تولید آن‌ها چیست، متفاوت است.

در حال حاضر افراد بسیار زیادی در هنگام تهیه و خرید تیرآهن تمایل دارند که از وزن دقیق این محصولات با توجه به ویژگی‌های مختلفی همچون کارخانه تولید کننده، نوع تیرآهن و سایز مطلع شوند. معمولا تیرآهن‌های موجود در بازار آهن آلات در ابعاد ۱۴ الی ۳۲ تولید و به دست مشتریان می‌رسند. اما اگر در رابطه با مشخصات فنی و وزن دقیق هر کدام از این تیرآهن‌ها کنجکاو هستید و قصد شناخت کامل آن‌ها را دارید، پیشنهاد می‌کنیم که نگاهی به مقاله نگاشته شده در این زمینه بیندازید. همچنین باید به این مورد نیز اشاره کنیم که وزن تمامی این تیرآهن‌ها مطابق با جدول اشتال بوده و شما می‌توانید مشخصات فنی و ابعاد دقیق تر کدام را در این جدول به صورت کامل مشاهده فرمایید.

روش‌ های تشخیص استاندارد تیرآهن

تیرآهن‌ها در هنگام خرید، یک برگه شناسایی محصول خواهند داشت. در این برگه، استاندارد تیرآهن، سایز و مقاومت کششی این محصول درج شده است. به‌عنوان مثال، INP_16_52 تیرآهن l با نمره ۱۶ حداقل مقاومت کششی ۵۲ کیلوگرم بر سانتی متر را داراست. در بسیاری از موارد نیز از روی شکل ظاهری به راحتی می‌توان استاندارد تیرآهن را تشخیص داد. وزن هر شاخه، کیفیت ساخت، مقدار خرید و غیره همگی در قیمت نهایی این محصول در زمان خرید تاثیرگذار خواهند بود.

 سخن پایانی

محصولات فولادی به ویژه تیر آهن از تنوع بالایی برخوردارند تا نیازهای روزافزون صنایع ساختمان‌سازی و عمرانی به خوبی برآورده کنند. در این راستا سه مورد از مهم‌ترین تیر‌های روز دنیا را در این مطلب معرفی کردیم. برای اطلاع بیشتر در خصوص انتخاب و قیمت تیرآهن می‌توانید با کارشناسان آهن آنلاین تماس بگیرید تا در کوتاه‌ترین زمان ممکن با پاسخ سؤالات خود دست یابید.