مشخصات فنی تیرآهن چیست؟

مشخصات فنی تیرآهن با پارامترهایی مانند ارتفاع مقطع، عرض بال، ضخامت جان، ضخامت بال، سطح مقطع و وزن واحد طول مشخص می‌شود و هر یک از این عوامل در شناخت عملکرد و انتخاب صحیح تیرآهن اهمیت دارند. تیرآهن از یک بخش عمودی به نام جان و دو بخش افقی به نام بال تشکیل شده است و ابعاد و ضخامت این قسمت‌ها در استانداردها و انواع مختلف تیرآهن، از جمله IPE، INP و IPB متفاوت است. از طرفی، وزن هر شاخه و مشخصات فنی محصول از عوامل مؤثر بر قیمت تیرآهن محسوب می‌شوند؛ بنابراین بررسی دقیق این مشخصات، علاوه‌بر انتخاب محصول متناسب با نیاز پروژه، به ارزیابی و مقایسه قیمت آن نیز کمک می‌کند.

اجزای تیرآهن کدامند؟

شناخت ساختار تیرآهن و بخش‌های تشکیل‌دهنده آن، برای درک نحوه عملکرد این مقطع فولادی در سازه اهمیت دارد. تیرآهن از دو بخش اصلی جان (Web) و بال (Flange) تشکیل شده است که در امتداد طول تیرآهن به یکدیگر متصل هستند. جان تیرآهن بخش عمودی و میانی است که دو بال را به هم متصل می‌کند و نقش مهمی در تحمل و انتقال نیروهای برشی دارد. بال‌های تیرآهن نیز دو بخش افقی در قسمت بالا و پایین جان هستند که عمدتاً در تحمل تنش‌های ناشی از خمش نقش دارند؛ به‌طوری‌که در حالت خمش، معمولاً یکی از بال‌ها تحت فشار و دیگری تحت کشش قرار می‌گیرد. ابعاد و شکل هندسی جان و بال، از جمله ارتفاع تیرآهن، عرض بال و ضخامت هر بخش، هندسه نهایی و مشخصات هندسی مقطع را تعیین می‌کنند.

مشخصات فنی تیرآهن

همانطور که گفتیم تیرآهن‌ها در چند نوع مختلف تولید می‎‌شوند که این تفاوت مربوط به اندازه و ضخامت بال و جان تیرآهن است. جان (Web) به قسمت اصلی و وسط تیرآهن اطلاق می‌شود و بال (Flange) قسمت‌های کناری یا لبه‌های متصل به قسمت میانی است. تیرآهن‌ها در حالت کلی به صورت زیر دسته بندی می‌شوند:

• تیرآهن IPE (مطابق استاندارد ایران و اروپا)
• تیرآهن INP (مطابق استاندارد روسیه و چین)
• تیرآهن IPB (دارای بال پهن)

تیرآهن IPE

 معروف‌ترین استاندارد تیرآهن که در بیشتر سازه‌های ما ایرانی‌ها استفاده می‌شود از نوع IPE است؛ شکل ظاهری این نوع تیرآهن به کلمه انگلیسی I شباهت دارد و با نام تیر یا تیرآهن معمولی در ایران شناخته می‌شود. این نوع تیرآهن در کشورهای اروپایی نیز بسیار پرکاربرد است و به نام I-beam یا W shapes معروف است.

ضخامت بال‌های این نوع تیرآهن ثابت است؛ یعنی از ابتدا تا انتهای بال اندازه یکسانی دارد و یک قسمت آن نسبت به بقیه نقاط ضخیم یا نازک نیست. ابعاد این محصول یعنی ضخامت جان، بال و... به صورت اختصاری زیر بیان می‌شود:

• ارتفاع بال h
• عرض بال b
• ضخامت بال t
• ضخامت جان s

اصطلاحی با عنوان مقطع یا سطح مقطع نیز وجود دارد که اندازه آن با مواردی مثل ضخامت لبه، ضخامت ستون، ارتفاع، عرض و وزن تیرآهن برآورد می‌شود.

• تیرآهن INP

تیرآهن INP مطابق با استانداردهای چینی و روسی تهیه و تولید می‌شود و شکل ظاهری آن نیز مشابه حرف انگلیسی I است، با این تفاوت که برخلاف تیرآهن نوع IPE ضخامت بال‌های آن در هر نقطه یکسان نیست و قسمت‌های نزدیک به جان ضخیم‌تر هستند و می‌توان گفت که بال‌های این نوع تیرآهن در نزدیکی جان شیب‌ دارند. مشخصات و اندازه‎‌ قسمت‌های مختلف این نوع تیرآهن با حروف اختصاری زیر شناخته می‌شود:

• ارتفاع بال h
• جان تیرآهن ts
• عرض بال b
• ضخامت بال tg
• سطح مقطع بال A
• وزن تیرآهن g

• تیرآهن IPB

تیرآهن IPB که با عنوان تیرآهن بال پهن نیز شناخته می‌شود شکلی مشابه با حرف انگلیسی H دارد و اندازه بال‌های آن با قسمت جان تیرآهن برابر است. دلیل معروف بودن این نوع تیرآهن به بال پهن نیز به‌خاطر زیاد بودن ضخامت بال‌ها و پهن بودن آنها است. این نوع تیرآهن مقاومت و تحمل بسیار زیادی دارد و در سازه‎‌های مختلف صنعتی، مسکونی، تجاری و... مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرآهن بال پهن یا هاش انواع مختلفی دارد، از جمله:

• تیرآهن بال پهن سبک HEA
• تیرآهن بال پهن سنگین HEB
• تیرآهن سنگین HEM

این نوع تیرآهن علاوه‌بر مقاومت و دوام بسیار زیاد، سرعت نصب بسیار بالایی دارد و به کم‌تر شدن میزان مصرف آهن در پروژه‌ها کمک می‌کند. علاوه‌بر موارد ذکر شده یک نوع تیرآهن دیگر نیز تولید می‌شود که با نام تیرآهن لانه زنبوری شناخته می‌شود. همانطور که از نام این تیرآهن مشخص است، در سطح این تیرآهن حفره‌هایی وجود دارد که آن را شبیه به لانه زنبور کرده است. این نوع تیرآهن در واقع با ایجاد حفره در تیرآهن معمولی (IPE) تولید می‌شود.

جدول مشخصات ابعادی تیرآهن

برای تولید تیرآهن باکیفیت، استانداردهای ملی و بین‌المللی برای ابعاد، اندازه و وزن تیرآهن تعریف شده است که در جدول زیر به ذکر این موارد می‌پردازیم. رعایت این استانداردها در تولید، موجب افزایش استحکام، دوام و کارایی تیرآهن در سازه‌های مختلف می‌شود. انتخاب نوع مناسب تیرآهن بر اساس کاربرد و شرایط بارگذاری، تأثیر مستقیمی بر عملکرد و ایمنی سازه خواهد داشت.

بررسی ترکیب شیمیایی و مکانیکی تیرآهن

در تهیه و تولید تیرآهن آلیاژهای مختلفی به کار برده می‌شود و میزان استفاده از هر کدام از آلیاژها مطابق با یک سری استانداردهای بین‌المللی انجام می‌گیرد. انواع آلیاژهای مورد استفاده در تیرآهن عبارتند از:

• کربن: کربن برای استحکام و جلوگیری از سایش تیرآهن بسیار مهم است.
• کروم: کروم به عنوان یه محافظ در برابر زنگ‌زدگی تیرآهن عمل می‌کند.
• منگنز: منگنز برای افزایش مقاومت تیرآهن و بیشتر شدن سختی آن کاربرد دارد.
• تیتانیم: تیتانیم از خوردگی تیرآهن در هنگام جوشکاری جلوگیری می‎کند.
• مس: برای افزایش مقاومت تیرآهن در محیط‌های آبی و اسیدی بسیار موثر است.
• فسفر و گوگرد: فسفر و گوگرد در ترکیب با هم برای بالا بردن کیفیت عملیات ماشین‌کاری تیرآهن کاربرد دارند.

برای بررسی مشخصات فنی مقاطع فولادی یا تیرآهن از جدولی با عنوان جدول اشتال بهره گرفته می‌شود. مواردی که در این جدول بررسی می‌شوند، عبارتند از:

• جرم
• نیروهای تنشی و کششی
• ممان اینرسی
• و سایر فاکتورهای مربوط به تیرآهن‌های مختلف

در این بخش به معرفی انواع تیرآهن پرداختیم. امیدواریم اطلاعات این مطلب برای شما کاربردی و کمک کننده باشد.