۳۰۰ 
۵۰۰⚊ 
تیرآهن را بیشتر بشناسید
می توان گفت پس از میلگرد مهمترین مقطعی که برای ساختمان سازی به کار برده می شود تیرآهن است. تیرآهن محصولی فولادی ست که شکل سطح مقطع آن شبیه به حرف I یا H انگلیسی است و از آن برای ساخت ساختمان های اسکلت فلزی استفاده می شود. به گونه ای که بدون وجود تیرآهن هیچ ساختمان اسکلت فلزی نمی تواند ساخته شود. البته از تیرآهن در ساختمان های اسکلت بتنی نیز به صورت محدود استفاده می شود.
تصویر شماره ۱ - تیرآهن
تیرآهن از دو بخش بال و جان تشکیل شده است. بال ها بر در دو طرف جان قرار گرفته اند و بر آن عمود هستند. جان نیز همان بخش میانی تیرآهن است. اگر مقطع تیرآهن را به صورت حرف H تصور کنیم. خط افقی همان جان و دو خط عمودی بال های تیرآهن هستند.
وظیفه ی اصلی تیرآهن در هر سازه ای تحمل بارهای وارد شده و یا انتقال آن به سایر بخش های سازه است.
تیرآهن ها هر چند از نظر کلی شبیه هم هستند اما با توجه به نسبت طول بال و جان و همچنین برخی پارامترهای دیگر به گروه های مختلفی تقسیم بندی می شوند که هر کدام از نظر کاربرد نیز با هم متفاوت هستند.
مزایای استفاده از تیرآهن
تیرآهن ها از اجزای اصلی ساخت و سازه به شمار می آیند و به ویژه برای ساخت ساختمان های بلند مرتبه بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. از مزایای تیرآهن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
اجرا و نصب تیرآهن در مقایسه با سایر روش ها ساخت و ساز از سرعت و دقت بالاتری برخوردار است. تصور کنید که قصد ساخت یک ستون بتنی را دارید. می بایست ابتدا عملیات آرماتور بندی انجام و سپس قالب گذاری و بتن ریزی اجرا شود. بتن ریزی نیز باید در شرایط خاص صورت گیرد مثلا اگر هوا سرد باشد بتن ریزی با مشکل روبرو می شود. پس از بتن ریزی نیز باید مراقب های لازم از بتن انجام شود. همین مسائل پروسه ی ساخت سازه های بتنی را زمان بر و دشوار می کند در حالی که به وسیله تیرآهن به سرعت و سهولت می توان سازه را بنا کرد. البته استفاده از تیرآهن نیز باید به نکات و جزئیات مهندسی زیاد دقت داشت.
هنگامی که از تیرآهن در بنا استفاده می شود می توان به راحتی چندین قطعه را به وسیله عملیات جوشکاری یا سایر روش های اتصال به یکدیگر متصل کرد. همچنین پس از اتمام بنا نیز امکان توسعه سازه وجود دارد.
تیرآهن ها قطعاتی هستند که در کارخانه ساخته می شوند و برحسب نیاز در سایز و ابعاد مورد نیاز می توانند به محل پروژه منتقل شوند این مورد نیز یکی دیگر از مزایای تیرآهن به شمار می آید و باعث افزایش سرعت و همچنین کاهش هزینه های کارگاهی می شود.
از تیرآهن می توان برای ساخت بناهای با ارتفاع زیاد استفاده کرد. جالب است بدانید برای ساخت آسمان خراش های بلند نیز از تیرآهن استفاده می شود. هر چند سازه های بلند هر کدام ساختار و اسکلت خاص خود را دارند اما جز اصلی سازنده ی آن ها را تیرها یا مقاطع فولادی تشکیل می دهد.
استفاده از تیرآهن و به طور کلی سازه های فلزی فضای کمتری در مقایسه با سازه های بتنی اشغال می کند و همین باعث استفاده بهینه از فضا و صرفه ی اقتصادی می شود.
تصویر شماره 2 - استفاده از تیرآهن در ساختمان سازی
معایب استفاده از تیرآهن
از محاسن تیرآهن در قسمت قبلی صحبت شد. بد نیست اشاره ای به معایب آن نیز بشود. تیرآهن همانگونه که از نامش مشخص است از آهن ساخته شده است و مهمترین عیب آهن نیز ضعف آن در برابر خوردگی ست. تیرآهن ها نیز این قاعده مستنثی نیستند و در معرض زنگ زدگی و خوردگی قرار دارند. به خصوص اگر شرایط محیطی مساعد نباشد سرعت خوردگی تیرها افزایش می یابد. خوردگی تیرآهن باعث می شود تا مقداری از جرم خود را از دست بدهند. این کاهش جرم نیز مقاومت آن ها را در برابر نیروهای وارد شده کم می کند. اگر خوردگی بسیار عمق باشد حتی امکان دارد که سازه فولادی دیگر تحمل نیروهای وارد شده را نداشته باشد و فرو بریزد. به همین دلیل تیرآهن ها نیاز به مراقب و نگهداری دارند. همین مساله نیز هزینه های سازه های فولادی را افزایش می دهد.
گفته شد که تیرآهن ها را می توان به سادگی به هم متصل کرد اما این سادگی به این معنا نیست که این فرایند تخصصی نیست. عدم توجه به اتصالات تیرآهن به خصوص مواردی که از جوشکاری برای اتصال مقاطع به هم استفاده شده است می تواند خطراتی به همراه داشته باشد. جوشکاری تیرآهن ها می بایست توسط نیروهای متخصص انجام شود و مورد نظارت و کنترل مهندسین ناظر نیز قرار گیرد. فرایندی که احتمال اهمال و کوتاهی در آن وجود دارد.
از دیر معایب تیرآهن ها حساسیت آن ها به حرارت و آتش سوزی ست. سازه های آهنی که دچار حریق می شوند ممکن است نتوانند استحکام خود را حفظ کنند و فرو بریزند.
و اما آخرین موردی از معایب تیرآهن می توان برشمرد هزینه های بالا و نوسانات قیمت آن است. به طور کلی مقاطع فولادی قیمت ثابتی ندارند و به دلایل مختلف به صورت روزانه تغییر قیمت میدهند. همین مورد می تواند برآوردها برای هزینه ی تمام شده ی یک پروژه را با مشکل روبرو کند.
تصویر شماره 3 - ریزش ساختمان با اسکلت فلزی در اثر آتش سوزی
فرایند تولید تیرآهن
برای تولید تیرآهن عموما از نورد استفاده می شود. هر چند امکان ساخت تیرآهن از طریق جوش دادن صفحات بهم نیز وجود دارد اما روش نورد گرم برای تولید تیرهای با سایز استاندارد متداول تر است. نورد روشی ست که در آن یک قطعه ی فولادی از بین غلطک هایی که در فاصله ی مشخص از هم قرار دارند عبور می کند. با عبور شمش از بین این غلطک ها رفته رفته شکل دلخواه در آن ایجاد می شود. حال اگر دمای قطعه بالا باشد ( بالاتر از دمای تبلور مجدد) به این فرایند نورد گرم گفته می شود. نورد می تواند در دمای محیط نیز انجام شود که در آن صورت به آن نورد سرد می گویند.
آنچه گفته شد فرایند کلی تولید تیرآهن ها بود. برخی از تیرآهن ها مانند تیرهای لانه زنبوری معمولا به صورت کارگاهی و با عملیات برشکاری و جوشکاری ساخته می شوند. همچنین تیرآهن هایی موسوم به تیر ورق نیز وجود دارند که عملیات جوشکاری برای ساخت آن ها استفاده می شود.
بیشتر مطالعه کنید: فرایند ساخت تیرآهن هاش
انواع تیرآهن بر اساس شکل ظاهری
تیرآهن ها را جهت شکل سطح مقطع و جان می توان به گروه های مختلفی تقسیم بندی کرد. هر کدام از این تیرآهن ها کاربرد و مزایای خود را دارند و بنا به تشخیص مهندسان سازه مورد استفاده قرار می گیرند.
تیرآهن IPE
این تیرآهن که به عنوان تیرآهن معمولی نیز شناخته می شود سطح مقطعی شبیه به حرف I دارد و مطابق با استانداردهای اروپایی ساخته می شود. تیرآهن IPE بیشترین کاربرد را در کشور ما دارد. مشخصه ی اصلی این تیرآهن این استکه ضخامت بال در آن در ابتدا و انتهای آن یکسان است.
تصویر شماره 4 - تیرآهن IPE
تیرآهن INP
تیرآهن INP بر اساس استاندارد روسیه و چین ساخته می شود. تفاوت آن با تیرآهن IPE در این است که بال تیرآهن با دور شدن از جان ضخامتش کم می شود. به عبارت دیگر بال در این تیرآهن یک حالت مخروطی شکل دارد.
تیرآهن IPB
یکی دیگر از انواع تیرآهن که کاربرد بسیار زیادی به خصوص در سازه های بلند مرتبه دارد تیرآهن بال پهن یا هاش است. در این تیرآهن طول جان و بال تقریبا با هم برابر است. تیرهای هاش را در سه گروه سبک، سنگین و فوق سنگین تقسیم بندی می شوند. برای آشنایی بیشتر با تیرآهن های بال پهن می توانید مقالاتی که در این رابطه در وب سایت مدیران آهن قرار دارد را مطالعه کنید.
بیشتر مطالعه کنید: تفاوت تیرآهن معمولی و تیرآهن بال پهن
تیرآهن CPE
تشخیص تیرآهن های IPE و INP ممکن است در نگاه اول دشوار باشد اما شناسایی تیرهای لانه زنبوری یا CPE اصلا کار سختی نیست و به راحتی می توان با یک نگاه آن ها را شناسایی کرد. تیرهای لانه زنبوری دارای حفره هایی در روی جان خود هستند. این حفره ها که صورت شش ضلعی می باشند باعث شده است تا ظاهری شبیه به لانه زنبور به خود بگیرند و به همین دلیل نیز به این نام شهرت یافته اند. تیرهای لانه زنبوری نیز مزایا و معایب خود را دارند که در مقاله " هدف از ساخت تیرآهن لانه زنبوری" به صورت تخصصی به آن ها پرداخته ایم.
تصویر شماره 6 - تیرآهن لانه زنبوری
کاربرد تیرآهن چیست؟
گفته شد که تیرآهن ها از مقاطع پر کاربرد در ساختمان سازی به شمار می آیند. در این بخش از مقاله به قسمت هایی که در آن ها از تیرآهن استفاده می شود اشاره خواهیم کرد.
کاربرد عمده ی تیرآهن استفاده به عنوان تیر یا ستون است. حال این تیرها می توانند انواع مختلفی مانند تیرهای اصلی، تیرهای کلاف ، تیرک های میانی و اصلی و تیرهای کرومیت داشته باشند. همچنین از تیر در ساخت خرپا نیز استفاده می شود.
تولید کنندگان تیرآهن
تولیدکنندگان متعددی در کشور ما اقدام به تولید تیرآهن های استاندارد می کنند که شناخته شده ترین آنها کارخانه ذوب آهن اصفهان است. در کنار ذوب آهن کارخانه هایی نظیر ناب تبریز، آریان فولاد، جهان فولاد غرب، مجتمع فولاد بناب، کارخانه فولاد خوزستان، کارخانه فایکو، فولاد یزد و گروه ملی صنعتی فولاد ایران نیز اقدام به تولید انواع تیرآهن می نماید.
نکات مربوط به استفاده از تیرآهن در ساختمان
اگر تا اینجای مقاله را مطالعه کرده باشید شناخت نسبتا خوبی از تیرآهن پیدا کرده اید. آنچه به عنوان نکات مهم در رابطه با تیرآهن در ساختمان در ادامه آورده می شود در واقع خلاصه ای از مطالبی ست که در رابطه با تیرآهن گفته شد. در ادامه به صورت فهرست وار به این موارد اشاره می شود.
- تیرآهن ها در معرض خوردگی قرار دارند. باید برنامه ای برای نگهداری و حفاظت از آن ها در برابر خوردگی داشت.
- در اتصال تیرآهن ها به یکدیگر به وسیله جوش باید از نیروهای متخصص استفاده شود و عملیات جوشکاری تحت نظارت قرار بگیرد.
- از تیرآهن های استاندارد و تولید شده در کارخانه استفاده شود.
بیشتر مطالعه کنید: 5 مطلب مهم در مورد تیرآهن