تیرآهن یکی از مصالح مهم در ساخت و ساز است که برای تحمل بارهای سنگین و ایجاد استحکام در سازه‌ها به کار می‌رود. تیرآهن‌ها به طور عمده در سازه های فلزی، به ویژه در ساختمان‌ها، پل‌ها و سازه‌های صنعتی استفاده می‌شوند. تیرآهن از فولاد ساخته شده و بر اساس استانداردهای مختلف تولید می‌شوند که بسته به نوع استفاده، مقاطع و ابعاد گوناگونی دارند.
بیشتر بدانیم: قیمت تیرآهن
انواع تیرآهن
تیرآهن‌ها بر اساس شکل مقطع و کاربردهای مختلف به چندین دسته تقسیم می‌شوند. انواع مختلف تیرآهن عبارتند از:
- تیرآهن IPE (تیرآهن معمولی): این نوع تیرآهن در ایران و بسیاری از کشورها به عنوان تیرآهن استاندارد استفاده می‌شود. شکل مقطع آن به شکل حرف I انگلیسی است و عمدتاً در ساخت سازه‌های فولادی استفاده می‌شود.
- تیرآهن INP (تیرآهن شیبدار): در این نوع تیرآهن، بال‌ها به صورت شیبدار از مرکز به طرفین باریک‌تر می‌شوند. این نوع تیرآهن بیشتر در کشورهای اروپایی و آسیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- تیرآهن HEB و HEA (تیرآهن هاش): این تیرآهن‌ها دارای بال‌های پهن‌تری نسبت به تیرآهن I هستند و برای سازه‌های بزرگ‌تر و سنگین‌تر مانند پل‌ها و ساختمان‌های بلند به کار می‌روند.
- تیرآهن لانه زنبوری شکل مقطع: دارای حفره‌های شش‌ضلعی یا دایره‌ای در طول جان تیرآهن است.
- تیرآهن CPE (تیرآهن لانه زنبوری تقویت‌شده) شکل مقطع: همانند تیرآهن لانه زنبوری است ولی با تقویت‌هایی در جان و بال‌ها.
- تیرآهن T – شکل مقطع: به شکل T انگلیسی است و از برش تیرآهن‌های IPE یا INP به دست می‌آید.
- تیرآهن بال پهن سبک – شکل مقطع: مشابه تیرآهن H است اما بال‌ها و جان آن سبک‌تر از انواع معمول H است.
بیشتر بدانیم : قیمت تیرآهن ذوبی
بررسی ویژگیهای انواع تیرآهن
تیرآهن‌ها هر یک ویژگیهای خاص خود را دارند. در ادامه به بررسی مهم‌ترین انواع تیرآهن‌ها (IPE، INP، HEB/HEA، T و تیرآهن بال پهن سبک) می‌پردازیم:
- تیرآهن IPE (استاندارد اروپا یا ایران) :
شکل مقطع این محصول به شکل I است و بال‌های آن موازی و یکنواخت هستند. استاندارد این نوع تیرآهن مطابق با استانداردهای اروپا و ایران تولید می‌شود. ابعاد تیرآهن IPE معمولاً بصورت مختلف تولید می‌شود و ضخامت بال‌ها و جان در سراسر طول تیرآهن ثابت است.
مقاومت خمشی این نوع تیرآهن نسبت به تیرآهن هاش کمتر است. اما به دلیل توزیع یکنواخت وزن، برای کاربردهای عمومی مناسب است.
- تیرآهن INP (استاندارد چین و روسیه) :
شکل مقطع این محصول مشابه تیرآهن IPE است ولی بال‌ها شیبدار و نازک‌تر می‌شوند. استاندارد آن مطابق با استانداردهای روسیه و چین تولید می‌شود. مقاومت این نوع تیرآهن به دلیل نازک بودن بال‌ها، نسبت به تیرآهن IPE در برابر بارگذاری سبک‌تر مناسب‌تر است.
- تیرآهن HEB و HEA (تیرآهن هاش) :
شکل مقطع این محصول به شکل H انگلیسی است و بال‌ها پهن و ضخیم هستند. دو نوع مختلف HEA دارای بال‌های سبک‌تر و ضخامت کمتر و HEB دارای بال‌های ضخیم‌تر و سنگین‌تر است.
به دلیل پهن بودن بال‌ها و ضخامت جان، این تیرآهن‌ها از مقاومت خمشی و فشاری بالایی برخوردارند. این نوع تیرآهن‌ها در مقاطع بزرگ‌تر از IPE تولید می‌شوند و برای تحمل بارهای سنگین مناسب هستند.
- تیرآهن T :
شکل مقطع این محصول به شکل T انگلیسی است که از برش تیرآهن‌های IPE یا INP به دست می‌آید. این تیرآهن انعطاف‌پذیری بالایی داشته و قابلیت ترکیب و استفاده در ساخت سازه‌های مختلف را دارد. همچنین این نوع تیرآهن معمولاً به عنوان تقویت‌کننده سازه‌های فلزی استفاده می‌شود.
- تیرآهن بال پهن سبک (Light Weight Wide Flange Beams):
شکل مقطع این محصول مشابه تیرآهن هاش است، ولی در بال‌ها و جان ضخامت کمتری دارد. به دلیل سبک‌تر بودن، این نوع تیرآهن برای سازه‌هایی که نیاز به مقاومت خوب و وزن کمتر دارند، مناسب است.
بیشتر بدانیم : قیمت تیرآهن فایکو
کاربردهای مهم‌ترین انواع تیرآهن‌ها
تیرآهن IPE (استاندارد اروپا یا ایران):
به دلیل ویژگیهای استاندارد، این تیرآهن‌ها به طور گسترده در ستون‌ها و تیرهای اصلی ساختمان‌های مسکونی و تجاری استفاده می‌شوند. و برای ساخت سقف‌های ساده و سازه‌های کوتاه، این تیرآهن‌ها مناسب است. همچنین به عنوان اسکلت فلزی در ساختمان‌ها، انبارها و کارخانه‌ها استفاده می‌شود.
تیرآهن INP (استاندارد چین و روسیه):
به دلیل طراحی شیبدار بال‌ها، در سازه‌هایی که نیاز به مقاومت متوسط دارند مانند سازه‌های صنعتی سبک و پل‌ها استفاده می‌شود. همچنین برای پروژه‌های ساختمانی با ارتفاع کم و بار متوسط به کار می‌رود.
تیرآهن HEB و HEA (تیرآهن هاش):
در ساختمان‌های بلند و سازه‌هایی که نیاز به تحمل بارهای سنگین دارند، مانند ستون‌های اصلی و در ساخت پل‌ها و سازه‌های مهندسی بزرگ به دلیل مقاومت زیاد استفاده می‌شود. همچنین در کارخانه‌ها و سوله‌ها برای تحمل بارهای سنگین و ایجاد فضاهای باز بزرگ (دهانه‌های بلند) استفاده می‌شود.
تیرآهن T
از این نوع تیرآهن برای تقویت تیرهای افقی و عمودی استفاده می‌شود. همچنین به عنوان یک جزء ترکیبی با تیرآهن‌های دیگر در سازه‌های صنعتی و ساختمانی به کار می‌رود.
تیرآهن بال پهن سبک (Light Weight Wide Flange Beams):
در سازه‌های سبک مانند سوله‌ها، انبارها و سقف‌های سبک کاربرد دارد. و در ساختمان‌های کوچک و متوسط که نیازی به تیرهای سنگین نیست، استفاده می‌شود. همچنین در برخی از سازه‌های صنعتی که نیاز به تیرهای سبک و مقاوم وجود دارد، نیز استفاده می‌شود.
تیرآهن‌ها به عنوان یکی از مهم‌ترین عناصر در ساخت سازه‌های فلزی و ساختمانی، دارای مشخصات فنی و ترکیبات شیمیایی ویژه‌ای هستند که با توجه به استانداردهای مختلف تعیین می‌شوند. این مشخصات شامل ابعاد فیزیکی، خواص مکانیکی، و ترکیبات شیمیایی آلیاژ فولادی است که در تولید آن‌ها به کار می‌رود.
بیشتربدانیم : قیمت میلگرد فولاد یزد
مشخصات فنی تیرآهن
مشخصات فنی تیرآهن‌ها بسته به نوع و استاندارد آن‌ها متفاوت است. مهم‌ترین مشخصات هندسی تیرآهن شامل موارد زیر است:
- ارتفاع تیرآهن (h): فاصله بین دو بال تیرآهن.
- عرض بال (b): عرض هر یک از بال‌های تیرآهن.
- ضخامت جان (t): ضخامت قسمت میانی تیرآهن (بخش عمودی).
- ضخامت بال (t1): ضخامت هر یک از بال‌های تیرآهن.
- وزن تیرآهن: وزن بر واحد طول که با واحد کیلوگرم بر متر اندازه‌گیری می‌شود.
بیشتر بدانیم : قیمت تیرآهن ظفر بناب
استانداردهای تولید تیرآهن
هر نوع تیرآهن (مثل IPE، INP، HEB و HEA) مطابق با استانداردهای خاصی تولید می‌شود که در هر استاندارد، ابعاد هندسی و وزن مشخص شده است.
- استاندارد DIN EN 10034: استاندارد تولید تیرآهن‌های IPE و INP در اروپا.
- استاندارد DIN 1025: برای تولید تیرآهن‌های هاش (HEA و HEB).
- استاندارد ASTM: در آمریکا برای مشخصات تیرآهن‌های فولادی.
بیشتر بدانیم : قیمت تیرآهن آریان فولاد
خواص مکانیکی تیرآهن
خواص مکانیکی تیرآهن به فولاد استفاده شده در تولید آن بستگی دارد. مهم‌ترین ویژگیهای مکانیکی عبارتند از:
- استحکام کششی (Tensile Strength): مقاومت فولاد در برابر نیروهای کششی که معمولاً بین 370 تا 510 مگاپاسکال است.
- مقاومت تسلیم (Yield Strength): مقدار تنشی که فولاد قبل از تغییر شکل دائمی تحمل می‌کند. این مقدار برای تیرآهن‌ها بین 235 تا 355 مگاپاسکال بسته به نوع فولاد متفاوت است.
- ازدیاد طول (Elongation): درصد افزایش طول فولاد قبل از شکست، که نشان‌دهنده چقرمگی فولاد است.
بیشتر بدانیم : قیمت تیرآهن کرمانشاه
بیشتر بدانیم : قیمت تیرآهن کوثر اهواز
ترکیبات شیمیایی تیرآهن
فولادی که در ساخت تیرآهن استفاده می‌شود معمولاً آلیاژهای آهن با عناصر مختلف است. ترکیب شیمیایی فولاد تأثیر زیادی بر خواص مکانیکی و رفتار تیرآهن در برابر شرایط مختلف محیطی و بارگذاری دارد. معمولاً در تیرآهن‌ها از فولاد با ترکیبات شیمیایی زیر استفاده می‌شود:
- کربن (C):
مقدار کربن در فولاد تیرآهن بین 0.15% تا 0.30% متغیر است. کربن میزان سختی و استحکام فولاد را افزایش می‌دهد، اما اگر بیش از حد باشد، چقرمگی و قابلیت شکل‌پذیری فولاد کاهش می‌یابد. - منگنز (Mn):
منگنز معمولاً بین 0.30% تا 1.50% در ترکیب فولاد تیرآهن استفاده می‌شود. این عنصر مقاومت به کشش و سختی فولاد را افزایش می‌دهد و به کاهش شکنندگی کمک می‌کند.
- سیلیسیم (Si):
سیلیسیم به عنوان یک عنصر آلیاژی تا 0.40% در فولاد تیرآهن به کار می‌رود. این عنصر به افزایش استحکام و مقاومت به خزش کمک می‌کند. - گوگرد (S) و فسفر (P):
این عناصر به صورت ناخالصی در فولاد حضور دارند و معمولاً درصد آن‌ها باید کمتر از 0.05% باشد. حضور زیاد گوگرد و فسفر می‌تواند منجر به شکنندگی فولاد شود. - کروم (Cr):
کروم در مقادیر کمتر از 0.25% ممکن است اضافه شود تا مقاومت به خوردگی و سختی فولاد را افزایش دهد. - نیکل (Ni):
نیکل نیز در برخی ترکیبات فولادی به کار می‌رود و می‌تواند مقاومت به خوردگی و دوام فولاد در دماهای پایین را بهبود دهد. - (مس Cu ):
در برخی از تیرآهن‌ها مس به میزان 0.20% تا 0.40% اضافه می‌شود تا مقاومت به خوردگی فولاد به ویژه در برابر زنگ‌زدگی در شرایط محیطی مرطوب افزایش یابد.
یکی از ویژگیهای مهم تیرآهن‌ها، مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون است. افزودن عناصر مانند کروم و نیکل می‌تواند به بهبود مقاومت در برابر زنگ‌زدگی کمک کند. تیرآهن‌هایی که در محیط های خورنده مانند مناطق ساحلی استفاده می‌شوند، معمولاً با پوشش‌های ضد زنگ یا استفاده از فولاد ضد زنگ تولید می‌شوند.
بیشتر بخوانیم : بررسی فرق تیرآهن سبک و سنگین
بیشتر بخوانیم : تفاوت میلگرد ساده و آجدار