کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی و دیگر صنایع

کاربرد تیرآهن ها به عنوان یکی از مقاطع پرکاربرد در صنعت ساختمان سازی که برای تحمل بارهای مختلف وارد بر سازه مورد استفاده قرار می گیرد، بر هیچ صنعتی پوشیده نیست. وظیفه اصلی تیرآهن انتقال بار از تیر فرعی به سمت ستون هاست. این محصول فولادی مقطعی بلند و سخت دارد که در طراحی سازه ها به طور گسترده استفاده می شود. انواع تیرآهن علاوه بر کاربرد در سازه‌ های ساختمانی، در صنایع مختلف دیگری نیز کاربرد دارند. در این مقاله از دانشنامه آهن ملل کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی، کاربرد سایزهای مختلف تیرآهن و همچنین کاربرد آن در قسمت های مختلف سازه را بررسی می کنیم و در انتها به کاربرد آن در سایر صنایع می پردازیم.

تیرآهن چیست؟

به طور کلی به قطعاتی که تحت اثر بارهای جانبی هستند تیر می گویند. تیرها معمولا به شکل افقی و برای تحمل بارهای ثقلی در سازه قرار می گیرند، ولی حالات استثنایی نیز وجود دارد. تیرآهن نیز به تیری گفته می شود که از نورد گرم فولاد با مقطع عرضی معین تولید می شود. هر تیرآهن از قسمت میانی به نام جان و دو لبه موازی به نام بال مطابق شکل زیر تشکیل شده است. جان تیرآهن در برابر نیروهای برشی مقاومت می کند و بال ‌ها در مقابل گشتاور خمشی مقاوم هستند. بر اساس استاندارد جهانی، تیرآهن‌ های فولادی از فولاد گرید ST37، ST44 و ST52 ساخته می ‌شوند.

معرفی انواع تیرآهن

قبل از آنکه با کاربرد تیرآهن آشنا شویم ابتدا باید انواع تیرآهن را بشناسیم. انواع تیرآهن را به چند روش می توان دسته بندی کرد. به طور مثال انواع تیر بر اساس محل استفاده را می توان به این صورت دسته بندی کرد: تیرهای فرعی (joist)، نعلی درگاه ها (intel)، تیرهای اصلی (spandrel)، تیرهای طولی (stringer)، تیرهای کف (floor beams) و شاه تیر (girder). روش دیگر دسته بندی تیرآهن ها، بر اساس استاندارد تولید و شکل ظاهری آن ها می باشد. بر این اساس می توان تیرآهن ها را به چهار دسته زیر دسته بندی کرد:

• تیرآهن IPE (بر اساس استاندارد اروپایی): مقطع این تیرآهن شکل ظاهری شبیه به حرف I دارد و ضخامت جان و بال آن با هم برابر است.
• تیرآهن INP (بر اساس استاندارد آمریکایی): این تیرآهن نیز شبیه به حرف I است با این تفاوت که ضخامت بال آن یکنواخت نیست و از لبه های بال به سمت جان، ضخامت بال ها افزایش می یابد.
• تیرآهن IPB (تیرآهن هاش): این تیرآهن دارای مقطعی شبیه به حرف H می باشد، به همین دلیل به آن تیرآهن هاش می گویند. طول بال های آن نیز نسبت به دو تیرآهن قبلی بزرگتر است.
• تیرآهن لانه زنبوری: تیرآهن لانه زنبوری در واقع همان تیرآهن معمولی و نرمال است که به دلیل وجود حفره هایی در طول جان به این نام خوانده می شود.

توصیه می کنیم برای آشنایی بیشتر با انواع تیرآهن مقاله زیر را مطالعه نمایید.

چرا از تیرآهن در ساختمان سازی استفاده می‌ شود؟

قرن بیستم شروع استفاده از مصالح مقاوم و مخصوص جهت استحکام ساختمان ها در برابر شرایط مختلف در سطح جهانی بود. در این دوره پیمانکاران و متخصصان صنعت ساختمان سازی بیش از گذشته در پی استفاده از مصالح مقاوم بودند تا بتوانند استحکام سازه‌ خود را تقویت کنند. در همین راستا و با استفاده از تیرآهن ها و پروفیل های فلزی، ساختمان ها و برج های مرتفع و چند طبقه جایگزین ساختمان های آجری و بتنی شدند.

از آنجا که تیرآهن فولادی استحکام بالایی دارد، وظیفه انتقال بار ساختمان و  فشار به ستون را به خوبی انجام می دهد. برای مثال تیرهای فرعی به تیرهای اصلی متصل می شوند و وظیفه انتقال بار به ستون ها را انجام می دهند. در کل استفاده از تیرآهن در ساختمان سازی و انتخاب نوع و تعداد آن با توجه به نقشه ساختمان و طراحی و محاسبات مربوط به آن انجام می گیرد.

کاربرد انواع تیرآهن در ساختمان سازی

انواع تیرآهن که در بالا معرفی کردیم در شکل ظاهری و خواص مکانیکی با هم تفاوت دارند. به همین دلیل هر کدام از آن ها مناسب شرایط محیطی و سازه خاصی هستند که در ادامه به معرفی آن ها می پرازیم:

• تیرآهن های IPE به دلیل جرم بالای بال ها، نسبت به سایر تیرآهن ها دارای راندمان مقاومتی (اساس مقطع / وزن واحد طول) بیشتری می باشند. این نوع تیرآهن که به آن تیرآهن معمولی نیز گفته می شود از پرمصرف ترین تیرآهن ها در ساختمان سازی به شمار می رود. دلیل آن نیز این نکته است که سازه های ساخته شده در ایران بر اساس استانداردهای اروپایی (همان استانداردهای ساخت تیرآهن IPE ) طراحی می شوند، از این رو این نوع تیرآهن در ساختمان سازی محبوبیت خاصی دارد. یکی دیگر از دلایل محبوبیت تیرآهن IPE ، کاربرد آن در شکل ‌گیری خرپا و پل لانه ‌زنبوری در سقف ساختمان می باشد. مزایا، معایب و مشخصات این نوع تیرآهن را می توانید در مقاله زیر مطالعه نمایید.

• تیرآهن های INP نوع قدیمی تر تیرآهن های نورد شده هستند و نسبت به تیرآهن های IPE صرفه اقتصادی کمتری دارند و امروزه مصرف آن ها نسبت به IPE محدود شده است. از این تیرآهن ها بهتر است زمانی که به عرض بال کمتر نیاز است استفاده شود. همچنین زمانی که نیروی برشی بالایی وجود داشته باشد و یا نیاز به ضخامت زیاد بال در مجاورت جان می باشد از این نوع تیرآهن استفاده می گردد.  توصیه می کنیم مشخصات و ویژگی های تیرآهن INP و همچنین تفاوت INP با تیرآهن IPE را در مقاله زیر مطالعه نمایید.

• تیرآهن IPB نیز یکی از پرمصرف ترین تیرآهن‌ ها جهت کنترل نیروهای برشی و لنگر خمشی محسوب می ‌شود. استفاده ویژه از تیرآهن IPB  یا تیرآهنهاش در سوله ها، مجتمع های تجاری بزرگ و … هستند. در مقاله زیر می توانید انواع تیرآهن هاش، دلایل عدم محبوبیت و نحوه تولید آن را بخوانید.

• تیرآهن های لانه زنبوری برای پوشش سقف ها و کف ها به کار می روند. این نوع تیرآهن ها تیرهای کارخانه سازی هستند که شکل خرپایی با دو یال chord موازی دارند. از این گونه تیرها معمولا زمانی که دهانه تیر بالا باشد و بار وارده کم باشد، استفاده می شود. آشنایی با این تیرآهن و روش های تقویت تیرآهن لانه زنبوری را در مقاله زیر بخوانید.

کاربرد سایزهای مختلف تیرآهن در ساختمان سازی

ارتفاع استاندارد تیرآهن ها ۸۰ الی ۶۰۰ میلی متر می باشد، اما در ایران انواع تیرآهن در سایزهای ۱۲۰ الی ۳۲۰ میلی متر (در بازار با سایز ۱۲ الی ۳۲ شناخته می‌ شوند) و به ‌صورت سبک و سنگین تولید می‌ شوند. پرکاربردترین سایزهای تیرآهن در کشور نیز سایزهای  14، ۱۶ و ۱۸ است. در ادامه به کاربرد هر یک از سایزهای متداول و پرکاربرد تیرآهن می پردازیم:

کاربرد تیرآهن سایز ۱۲: وزن این سایز تیرآهن از ۱۰.۴ کیلوگرم به ازای هر متر در تیرآهن IPE تا وزن ۲۶.۷ کیلوگرم در تیرآهن هاشِ وزن متوسط شروع می شود و بیشتر در ساخت ستون، تیر و پوشش سقف کاربرد دارد.

کاربرد تیرآهن سایز ۱۴: وزن انواع  تیرآهن سایز ۱۴ نیز طبق استاندارد از وزن ۱۲.۹ کیلوگرم در هر متر در تیرآهن IPE تا وزن ۳۳.۷ کیلوگرم در تیرآهن هاش وزن متوسط تولید می شود و در ساخت ستون، پوشش سقف، تیر و نعل کاربرد دارد.

کاربرد تیرآهن سایز ۱۶: این سایز تیرآهن دارای وزنی مابین ۱۵.۸ (در تیرآهن IPE) تا ۴۲.۶ کیلوگرم (در تیرآهن هاش) به ازای هر متر می باشد و از آن در ساخت ستون، پوشش سقف و تیر استفاده می شود.

کاربرد تیرآهن سایز ۱۸: تیرآهن سایز ۱۸ وزنی بین ۱۸.۸ (در تیرآهن IPE) تا ۵۱.۲ کیلوگرم (در تیرآهن هاش) دارد و به دلیل بالا بودن وزن آن در سازه های مرتفع و سنگین استفاده می گردد.

کاربرد تیرآهن سایز ۲۰: این سایز تیرآهن نیز وزن بالایی دارد و وزن آن بین ۲۲.۴ کیلوگرم در تیرآهن IPE تا ۶۱.۳ کیلوگرم در تیرآهن هاش می باشد به همین دلیل در ساختمان های عظیم و یا طبقات پایینی سازه ها استفاده می شود.

کاربرد تیرآهن در قسمت های مختلف ساختمان

استفاده از تیرآهن در تمامی ساختمان ها با اسکلت فلزی و فولادی و با طبقات متعدد ضروری است. از جمله اساسی ترین کاربردهای تیرآهن در اعضای مختلف ساختمان را به صورت زیر می توان بیان کرد:

کاربرد تیرآهن در اسکلت سازه فولادی

استفاده از تیرآهن در مقاومت اسکلت ساختمان ها ضروری است. از انواع تیرآهن‌ هایی که در مقاله معرفی کردیم می توان برای مقاوم ‌سازی اسکلت ساختمان ها استفاده کرد.

کاربرد تیرآهن در کفی ستون

به دلیل ضخامت مختلف تیرآهن ها و همچنین قابلیت برش و جوش کاری آن ها می توان در صفحات کفی ستون و صفحات فولادی از آن ها استفاده کرد. به طور کل از آنجا که صفحات کفی ستون ضخامت های مختلفی دارند و کاربرد آن ها اتصال نبشی به ستون ها می باشد، تیرآهن ها به صورت بستری عمل می کنند که می توانند نبشی و ستون را به خوبی حفظ کنند و تمام بار وارده را تحمل نمایند.

کاربرد تیرآهن در تیرهای باریک کرومیت

می توان از تیرآهن ‌ها به عنوان تیر باریک کرومیت یا تیرچه کرومیت استفاده کرد. تیرآهن های کرومیت باریک تر از تیرک ها هستند، اما طول آن ها بلندتر است و به همین علت به تیر باریک معرفند. این نوع تیرآهن یک سطح نشیمنگاه دارد که روی تیر اصلی قرار می گیرد و به‌ عنوان پشتیبانی کف و سقف استفاده می شود.

کاربرد تیرآهن در ساخت خرپا

خرپا معمولاً برای ایجاد مقاومت در برابر بارهای خارجی مورد استفاده قرار می ‌گیرد و می توان از انواع تیرآهن در ساخت خرپا در سازه های عریض استفاده کرد. خرپاها بسیار سنگین‌ هستند و به شکل حرف  Tساخته می شوند. سطح نشیمنگاه آن ها، معمولاً ستون است و بر خلاف تیرک ‌های کرومیت، می‌ توانند تقریباً به شکل هر سیستم سقف سازگار باشند. به همین دلیل می توان از تیرآهن به جای آن ها استفاده کرد.

کاربرد تیرآهن در ستون ها

استفاده از تیرآهن هاش با مقطع مربع به عنوان ستون یکی دیگر از کاربردهای تیرآهن در ساختمان سازی می باشد. تیرآهن ها به دلیل ارتفاع زیادی که دارند می توانند به عنوان ستون یکپارچه در ساختمان هایی با بیش از یک طبقه استفاده شوند.

کاربرد تیرآهن در شاه تیر

همانطور که گفتیم شاه تیر به تیری گفته می شود که بار تیرهای دیگر در پل ها به آن منتقل می شود و عملکرد آن به ‌منظور نگهداری تیرک‌ های میانه هر طبقه است. به طور کلی شاه‌ تیر ها یک نوع تیر حمال در سازه هستند که رایج ‌ترین نوع سطح مقطع مورد استفاده برای آن ها انواع تیر آهن (معمولا تیرآهن  IPE) می باشد.

کاربرد تیرآهن در تیرک میانی

تیرک میانی ابعاد کوچک تری نسبت به شاه تیر و ستون ها دارد و در بالا و پایین تیرآهن ها قرار می گیرد تا بتواند فشار و نیروی زیادی را تحمل کند. تیرک میانی به صورت افقی نصب می شود و وظیفه دارد تیر اصلی را به صورت غیرمستقیم به ستون ‌ها متصل کند تا بار به تیر اصلی منتقل شود. به طور کلی تیرک میانی را به عنوان تیرآهن کوچک نیز می شناسند.

کاربرد تیرآهن در تیر کلاف

از دیگر کاربردهای تیرآهن، استفاده به عنوان تیر کلاف است. تیر کلاف نیز یک تیر افقی می باشد و به ‌صورت دو تیر عرضی در سقف به خرپای سقف وصل می گردد و بار تیر اصلی را به ستون ساختمان منتقل می‌ کند.

کاربرد تیرآهن در سایر صنایع

با وجود استفاده فراوان از انواع تیر آهن در صنعت ساختمان سازی، اما استفاده از تیرآهن تنها به این صنعت محدود نمی شود. کاربرد تیرآهن در سایر صنایع را در ادامه بررسی خواهیم کرد.

کاربرد تیرآهن در صنعت کشتی سازی و ساخت اسکله

استفاده از تیرآهن برای ساخت اسکله و کشتی استحکام و قدرتمندی آن ها را تضمین می کند. برای اینکه اسکله بتواند به‌ عنوان یک مرکز لجستیک عمل کند، به ستون و پایه های قوی نیازمند است. استفاده از تیرآهن هاش گزینه مناسبی در ایجاد چارچوب سازه ‌ای کامل در اسکله ها می باشد.

 انواع کشتی به خصوص کشتی‌ های باری نیز باید تحمل وزن بالا و قدرتمندی زیادی داشته باشند. استفاده از انواع تیرآهن ها به خصوص تیرآهن هاش می توان گزینه مناسبی برای کشتی‌ های باربری باشد، زیرا تیرآهن ها توان و مقاومت بالایی دارند و با استفاده از آن ها می‌ توان از تحمل پذیری بالای کشتی اطمینان پیدا کرد. البته از تیرآهن‌ های معمولی نیز برای ساخت عرشه کشتی استفاده می گردد.

کاربرد تیرآهن در پالایشگاه ها

سازه های ساخته شده در پالایشگاه ها علاوه بر مقاومت بالا، دارای طول زیادی نیز می باشند. به همین دلیل استفاده از انواع تیرآهن به خصوص تیرآهن هاش در پالایشگاه ها متداول است. تیرآهن هاش به دلیل هندسه و سطح مقطع خاص خود مقاومت قابل توجهی در برابر نیروهای برشی و خمشی دارد و می تواند برای سازه های بلند و مصارفی با طول ۱۰۰ متر استفاده شود.

کاربرد تیرآهن در پل ‌سازی

استفاده از تیرآهن در ساخت پل ها باعث می شود پایه‌ هایی که وزن پل و ترافیک وسایل نقلیه را تحمل می‌ کنند، پشتیبانی شوند. در صنعت پل سازی بیشتر از تیرآهن لانه زنبوری و هاش سنگین به دلیل مقاومت و دوام بالا استفاده می شود به همین دلیل پل هایی که با تیرآهن ساخته می شوند از دوام و مقاومت بسیاری برخوردار هستند.

مزایا و معایب استفاده از تیرآهن در ساختمان سازی

همانطور که تا کنون متوجه شدیم تیرآهن ها یکی از مهم ترین مقاطع فولادی در ساختمان سازی است، اما استفاده از این مقطع فولادی نیز مزایا و معایب مخصوص خود را دارد که در ادامه به بیان آن ها می پردازیم:

مزایای استفاده از تیرآهن در ساختمان سازی

• مقاومت و استحکام بالای این محصول از مهم ترین و اساسی ترین مزایای آن می باشد.
• تیرآهن برای مصارف با ارتفاع زیاد کاربرد بیشتری دارد. به همین دلیل استفاده از آن در سازه های مرتفع مانند آسمان خراش ها از مزایی این مقطع فولادی به شمار می رود.
• استفاده از تیرآهن در سازه امکان اتصال چند قطعه به یکدیگر را فراهم می کند.
• تیرآهن ها در ساختمان سازی سرعت اجرای سازه را بالا می برد.

 

معایب استفاده از تیرآهن در ساختمان سازی

• یکی از مهم ترین معایب تیرآهن، مقامت پایین آن در دمای بسیار بالا می باشد. به طوری که اگر دمایاسکلت فلزی به حدود ۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد امکان فروپاشی و ریزش ساختمان وجود دارد.
• تیرآهن ها را باید با جوش دادن کنار هم قرار داد که به مهارت و دقت بالایی نیاز دارد.
• در شرایط جوی نامناسب، مقاومت آن ها در برابر خوردگی و زنگ زدگی پایین می باشد. در صورت خوردگی آن ها نیز مقاومت سازه پایین می آید.

توصیه می کنیم برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد خوردگی تیرآهن و روش های جلوگیری از آن مقاله زیر را مطالعه کنید. 

خرید تیرآهن

انتخاب تیرآهن با کیفیت و با قیمت مناسب در فرایند ساخت ساختمان اهمیت بسیاری دارد و اگر دقت کافی در این زمینه صورت نگیرد می تواند پیامدهای سنگین و هزینه های جبران ناپذیری به دنبال داشته باشد. با انتخاب تیرآهن مناسب با نوع سازه خود می توانید از قابل اعتماد بودن پروژه نهایی اطمینان حاصل کنید.

از نکات مهمی که در زمان خرید تیرآهن باید به آن توجه داشته باشید این است که عرضه این محصول، به صورت کیلویی و شاخه ای می باشد. نکته دیگر توجه به کارخانه تولید کننده است، زیرا قیمت بار شما با توجه به کارخانه تولیدکننده تیرآهن به طور محسوسی تغییر خواهد کرد.

شرکت آهن ملل به عنوان یکی از معتبرترین مراکز فروش انواع مقاطع فولادی، قیمت تیرآهن را به صورت روزانه و پس از استعلام از کارخانه های تولیدکننده در جداول مربوطه درج می کند. شما می توانید برای دریافت قیمت روزانه تیرآهن و خرید آن از طریق لینک زیر اقدام کنید و یا با کارشناسان ما در آهن ملل تماس بگیرید. 

سخن آخر

کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی و همچنین در صنایع دیگر به اندازه ای گسترده می باشد که این مقطع فولادی را به یکی از مهم ترین مصالح ساختمان تبدیل کرده است. حجم بالای مصرف این محصول موجب شده است که کیفیت و قیمت آن در  کیفیت و هزینه نهایی ساختمان تاثیر مستقیمی داشته باشد به طوری که  قیمت تیرآهن یکی از عوامل مهم در تعیین قیمت مسکن می باشد.

سوالات متداول کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی