تیرآهن هاش، که با نام‌های دیگر مانند تیرآهن بال‌پهن یا IPB نیز شناخته می‌شود، یکی از انواع آهن پرکاربرد در ساخت‌وساز است که به دلیل طراحی خاص مقطع آن به شکل حرف انگلیسی H، از مقاومت بالایی در برابر نیروهای مختلف برخوردار است. برخلاف تیرآهن‌های معمولی مانند IPE که دارای بال‌های نسبتاً باریک‌تری هستند، تیرآهن هاش دارای بال‌هایی با عرض زیاد و ضخامت یکنواخت است که این ویژگی موجب افزایش قابل توجه در ظرفیت خمشی و پایداری جانبی آن می‌شود.
شایان ذکر است که قیمت تیرآهن معمولی به مراتب پایین تر از تیراهنH است.
ساختار متقارن و ابعاد مناسب این تیرآهن، باعث شده است در پروژه‌هایی که نیاز به تحمل بارهای زیاد، دهانه‌های طولانی، یا مقاومت بالا در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله دارند، به‌عنوان یک گزینه ایده‌آل انتخاب شود. تیرآهن هاش در مدل‌های مختلفی مانند HEA (سبک)، HEB (متوسط) و HEM (سنگین) تولید می‌شود که بسته به نوع پروژه و نیازهای سازه‌ای انتخاب می‌گردند.
این تیرآهن‌ها در ساخت ستون‌ها، تیرهای اصلی، قاب‌های مقاوم، اسکلت فلزی ساختمان‌های بلند، پل‌های فولادی و سوله‌های صنعتی کاربرد وسیعی دارند. به‌طور خلاصه، تیرآهن هاش به دلیل ظرفیت باربری بالا، استحکام زیاد و پایداری مطلوب، یکی از اجزای حیاتی در بسیاری از سازه‌های مدرن به‌شمار می‌رود.
جدول وزن تیرآهن H
تیرآهن h یا IPB نوعی پروفیل فولادی با مقطع H شکل است که به‌دلیل طراحی متقارن، بال‌های پهن و جان ضخیم، در پروژه‌های سنگین و صنعتی کاربرد فراوان دارد. جدول وزن تیرآهن هاش شامل اطلاعات فنی هر سایز از جمله ارتفاع مقطع، عرض بال، ضخامت جان و ضخامت بال است. با استفاده از این جدول می‌توان وزن هر متر تیراهن را محاسبه کرده و تعداد شاخه‌های مورد نیاز در پروژه را به‌دقت برآورد نمود.
بیشتر بدانیم : خرید آهن
این جدول ابزاری مهم برای مهندسان سازه،و پیمانکاران است تا بتوانند انتخاب دقیق‌تری در طراحی، خرید و اجرای اسکلت فلزی داشته باشند.
| سایز (mm) | ارتفاع (h) | عرض بال (b) | ضخامت جان (tw) | ضخامت بال (tf) | وزن هر متر (kg/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| HEB100 | 100 | 100 | 6 | 10 | 20.4 |
| HEB120 | 120 | 120 | 6.5 | 11 | 26.7 |
| HEB140 | 140 | 140 | 7 | 12 | 33.7 |
| HEB160 | 160 | 160 | 8 | 13 | 42.6 |
| HEB180 | 180 | 180 | 8.5 | 14 | 51.2 |
| HEB200 | 200 | 200 | 9 | 15 | 61.3 |
| HEB220 | 220 | 220 | 9.5 | 16 | 71.5 |
| HEB240 | 240 | 240 | 10 | 17 | 82.2 |
| HEB260 | 260 | 260 | 10 | 17.5 | 93.0 |
| HEB280 | 280 | 280 | 10.5 | 18 | 104.0 |
| HEB300 | 300 | 300 | 11 | 19 | 117.0 |
انواع تیرآهن هاش
تیرآهن‌های HEA، HEB و HEM همگی از خانواده تیرآهن‌های هاش (بال‌پهن) هستند و تفاوت اصلی آن‌ها در مشخصات هندسی مانند ضخامت بال، ضخامت جان و وزن هر متر طول است. تیرآهن HEA به عنوان نوع سبک‌تر این سری، دارای ضخامت جان و بال کمتر بوده و برای سازه‌های سبک تا نیمه‌سنگین مناسب است. HEB که رایج‌ترین نوع تیرآهن هاش محسوب می‌شود، ضخامت متوسطی دارد و به دلیل تعادل میان وزن و مقاومت، در ستون‌ها و تیرهای اصلی ساختمان‌ها استفاده می‌شود.
در مقابل، تیرآهن HEM با ضخامت بالاتر و وزن بیشتر، برای سازه‌هایی با بارگذاری بسیار سنگین مانند پل‌ها، جرثقیل‌ها و سازه‌های صنعتی سنگین کاربرد دارد. به‌طور کلی، انتخاب میان این سه نوع تیرآهن باید بر اساس نیاز سازه، نوع بارگذاری و شرایط اجرایی پروژه انجام شود.
| نوع تیرآهن | ضخامت جان | ضخامت بال | وزن هر متر (kg/m) | کاربرد |
|---|---|---|---|---|
| HEA | کمتر | کمتر | سبک‌تر | سازه‌های سبک تا متوسط |
| HEB | متوسط | متوسط | متوسط | ستون‌ها و تیرهای اصلی |
| HEM | زیاد | زیاد | سنگین‌تر | سازه‌های صنعتی و سنگین |
ظرفیت خمشی و مقاومت تیراهن هاش
تیرآهن‌های هاش که با مقطع H شکل تولید می‌شوند، به‌دلیل هندسه خاص خود، ظرفیت بسیار بالایی در برابر خمش و نیروهای برشی دارند. ویژگی‌های هندسی این تیرآهن‌ها، مانند بال‌های پهن، ضخامت یکنواخت و جان قوی، باعث می‌شود تا در تحمل بارهای خمشی عملکرد بسیار بهتری نسبت به تیرآهن‌های معمولی (مانند IPE) داشته باشند.
یکی از عوامل اصلی در تعیین ظرفیت خمشی یک تیرآهن، مدول مقطع پلاستیک (Z) و ممان اینرسی (I) آن است. این دو پارامتر در تیرآهن‌های هاش به‌مراتب بزرگ‌تر از تیرآهن‌های معمولی هستند، بنابراین تیرآهن‌های HEA، HEB و به‌خصوص HEM می‌توانند تنش‌های خمشی بالاتری را بدون تغییر شکل دائم تحمل کنند.
تیرآهن هاش همچنین به‌دلیل بال‌های پهن‌تر، مقاومت پیچشی و پایداری جانبی بیشتری دارد که این موضوع برای سازه‌هایی با دهانه‌های بلند یا بارهای جانبی مانند باد و زلزله بسیار مهم است. در اسکلت‌های فلزی سنگین، استفاده از تیرآهن H به‌عنوان تیر اصلی یا ستون، منجر به کاهش نیاز به تقویت اضافی و افزایش ایمنی سازه می‌شود.
از نظر اجرایی نیز، تیرآهن‌های هاش به‌دلیل مشخصات ثابت و استاندارد، به‌راحتی در نرم‌افزارهای طراحی مانند ETABS و SAP2000 تعریف می‌شوند و مقادیر مقاومت خمشی آن‌ها در آنالیزهای سازه‌ای قابل استناد است.
در جمع‌بندی می‌توان گفت که تیرآهن‌های هاش، به‌خصوص HEB و HEM، به دلیل مقطع قوی، ظرفیت خمشی بسیار بالا و پایداری سازه‌ای عالی، انتخابی ایده‌آل برای سازه‌های فولادی سنگین، صنعتی و مقاوم در برابر زلزله به‌شمار می‌آیند. انتخاب صحیح این تیرآهن‌ها بر اساس بارگذاری، دهانه و نیازهای سازه‌ای، تأثیر چشمگیری بر عملکرد و ایمنی کل سازه خواهد داشت.
مقایسه ظرفیت باربری تیرآهن هاش و تیرآهن معمولی
تیرآهن‌های مورد استفاده در سازه‌های فولادی به‌طور کلی در دو گروه اصلی قرار می‌گیرند: تیرآهن‌های معمولی با مقطع I شکل (IPE) و تیرآهن‌های هاش با مقطع H شکل (HEA، HEB، HEM). تفاوت در شکل مقطع این دو نوع تیرآهن، تأثیر زیادی بر ظرفیت باربری آن‌ها دارد و باعث می‌شود در شرایط بارگذاری مختلف، عملکرد متفاوتی از خود نشان دهند.
تیرآهن IPE دارای جان نسبتاً ضخیم ولی بال‌های باریکی است. این طراحی باعث می‌شود که تیرآهن معمولی عملکرد قابل قبولی در برابر خمش در راستای اصلی داشته باشد، اما در برابر پیچش، ناپایداری جانبی و بارهای جانبی چندان مقاوم نیست. از این نوع تیرآهن معمولاً در دهانه‌های کوتاه یا بارهای سبک تا متوسط استفاده می‌شود.
در مقابل، تیرآهن‌های هاش (H) دارای بال‌های بسیار پهن‌تر و ضخامت یکنواخت‌تری هستند که این ویژگی باعث می‌شود مدول مقطع، ممان اینرسی و ظرفیت خمشی آن‌ها به شکل قابل توجهی بالاتر از تیرآهن IPE در سایزهای مشابه باشد. این مقاطع توانایی تحمل بارهای سنگین‌تر، دهانه‌های بلندتر و مقاومت بهتر در برابر نیروهای جانبی را دارند.
مزایا و معایب تیرآهن H در ساخت اسکلت فلزی
تیرآهن H به دلیل طراحی متقارن و برخورداری از بال‌های پهن، دارای ظرفیت خمشی و برشی بالایی است که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای تحمل بارهای سنگین در سازه‌های فلزی تبدیل می‌کند. این نوع تیرآهن مقاومت بالایی در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله دارد و در دهانه‌های بلند بدون نیاز به تیر میانی، عملکرد بسیار مناسبی از خود نشان می‌دهد. همچنین، به‌دلیل سطح صاف و ابعاد استاندارد، اتصالات جوشی و پیچ و مهره‌ای در آن با سهولت و کیفیت بالا قابل اجراست.
تیرآهن هاش در ساخت ستون‌های باربر، تیرهای سقفی سنگین و قاب‌های مقاوم کاربرد گسترده‌ای دارد و موجب افزایش ایمنی و پایداری سازه در شرایط بارگذاری مختلف می‌شود.
با وجود مزایای فراوان، تیرآهن H دارای برخی معایب نیز هست که باید در هنگام انتخاب و طراحی سازه مورد توجه قرار گیرد. مهم‌ترین ایراد آن، وزن نسبتاً زیاد در مقایسه با تیرآهن‌های معمولی مانند IPE است که منجر به افزایش بار مرده ساختمان و نیاز به تقویت بیشتر در فونداسیون و سایر اجزای سازه می‌شود. همچنین، قیمت خرید بالاتر به دلیل مصرف بیشتر فولاد در این نوع مقطع، ممکن است بر هزینه‌های کلی پروژه تأثیرگذار باشد.
از سوی دیگر، نصب و جابجایی تیرآهن هاش به دلیل وزن بالا، نیازمند استفاده از تجهیزات سنگین مانند جرثقیل یا تاورکرین است که این موضوع می‌تواند زمان و هزینه اجرای سازه را افزایش دهد. علاوه بر این، در برخی مناطق، دسترسی محدود به سایزهای متنوع تیرآهن هاش ممکن است فرآیند تأمین مصالح را با مشکل مواجه کند.
کاربرد های تیرآهن هاش
تیرآهن هاش به دلیل ساختار قوی و طراحی متقارن خود، کاربردهای گسترده‌ای در پروژه‌های ساختمانی، صنعتی و عمرانی دارد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای آن، استفاده به‌عنوان ستون‌های باربر در اسکلت فلزی ساختمان‌های چند طبقه و برج‌های بلند است؛ جایی که نیاز به تحمل بارهای عمودی سنگین وجود دارد. همچنین، این تیرآهن‌ها به‌دلیل ظرفیت خمشی بالا، در اجرای تیرهای اصلی سقف، به‌ویژه در دهانه‌های بلند، بسیار مؤثر هستند.
در ساخت سوله‌های صنعتی، سالن‌های ورزشی و انبارهای بزرگ، تیرآهن هاش به‌عنوان عضوی کلیدی برای تحمل بارهای سقف و دیوارهای جانبی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در پروژه‌های عمرانی مانند پل‌های فلزی، فونداسیون ماشین‌آلات سنگین، سازه‌های اسکله‌ای و فریم جرثقیل‌های سقفی نیز، این مقطع به دلیل توان باربری بالا و مقاومت در برابر پیچش، انتخابی بسیار مناسب است.
علاوه بر این، در سازه‌هایی که نیاز به مقاومت لرزه‌ای بالا دارند، مانند مناطق زلزله‌خیز، تیرآهن هاش به‌عنوان بخشی از قاب‌های مقاوم یا مهاربندهای خمشی به کار می‌رود. در کل، تیرآهن H به دلیل استحکام، دوام و پایداری فوق‌العاده‌اش، نقش مهمی در افزایش ایمنی و کارایی سازه‌های مدرن ایفا می‌کند.
بیشتر بدانیم : تیرآهن زنبوری – فرآیند تولید و کاربردها