تیرآهن چیست؟
تیرآهن یک نوع پروفیل فولادی است و در ساخت اسکلت سازهها، ستون، خرپا و تیر کاربرد دارد. تیرآهن از قدرت خوبی برای تحمل بارهای خمشی و لنگر برشی برخوردار است. این پروفیل در دو شکل انگلیسی H و I تولید میشود که هرکدام از این اشکال نیز انواع مختلفی دارند. تیرآهنهایی که به شکل H تولید میشوند با نام تیرآهن هاش شناخته میشوند
تیرآهنها معمولاً از جنس فولاد ساخته میشوند اما کارخانههای مختلف از آلیاژهای گوناگون فولاد استفاده میکنند که باعث میشود محصولات تولیدشده در برخی ویژگیها با هم تفاوتهای جزئی داشته باشند. تیرآهن بهصورت شاخهای و با طول 6 یا 12 متر تولید میشود. سطح مقطع این پروفیلها از دو بخش جان و بال تشکیل میشود که نوع تیرآهن، مشخصکننده شکل آن است. جان تیرآهن قسمت افقی بدنه را تشکیل میدهد و بالها با زاویه 90 درجه نسبت به آن متصل میشوند.
کاربردهای تیرآهن
تیرآهن کاربردهای وسیعی در صنعت ساختمانسازی دارد و وظیفهی اصلی آن تحمل فشارهای تنشی و خمشی ساختمان است. در ادامه کاربردهای تیرآهن را بهصورت مفصل بررسی خواهیم کرد.
ستونها
تیرآهنهایی با مقطع مربعی شکل و بالپهن بهصورت عمودی در ساختوساز استفاده میشود.
کفی ستونها
ضخامت متفاوت تیرآهنهای موجود در بازار، آن را برای استفاده در صفحات کفی ستونی و صفحات فولادی مناسب میکند.
اسکلت سازه فولادی
تیرآهن برای مقاومسازی اسکلت سازه ساختمان پرکاربرد است.
تیرهای اصلی
تیرآهن بهعنوان تیرهای اصلی یا شاهتیر مورداستفاده قرار میگیرد. نحوه قرارگیری شاهتیر در سازه بهصورت افقی است و وظیفه آن انتقال بار اصلی از تیر فرعی به ستونها است.
تیرهای کلاف
تیر کلاف بهصورت دو تیر عرضی در سقف به خرپای سقف متصل میشود تا بار تیر اصلی از طریق آن به ستونها منتقل شود.
تیرکهای میانی و فرعی
تیرآهن کوچک برای تیرهای میانی مورداستفاده قرار میگیرد. در تیرکهای میانی و فرعی از تیرآهن بهصورت افقی استفاده میشود و وظیفهی آن اتصال غیرمستقیم تیر اصلی به ستون است تا بار به تیر اصلی منتقل شود.
تیرهای باریک کرومیت
تیرآهن بهعنوان تیر باریک کرومیت مورداستفاده قرار میگیرد. این نوع تیرها از تیرکها باریکتر هستند اما طول بیشتری دارند.
ساخت خرپا
از دیگر کاربردهای تیرآهن استفاده در ساخت خرپا محسوب میشود.
انواع سایز تیرآهن
تیرآهنهای در انواع سایزهای 12، 14، 16، 18، 20، 22، 24، 26، 28، 30، 32، 34، 36، 38 و 40 بر اساس نوع پروژه و کاربری، تولید و مورداستفاده قرار میگیرند.
جدول استاندارد تیرآهن
تیرآهن طبق استانداردهای مختلفی از جمله استانداردهای IPB ،IPE ،INP تولید میشود. تفاوت هرکدام از این تیرآهنها در عملکرد و شکل ظاهری آنها است. در سال 1938 یک مهندسی آلمانی جدولی به نام جدول اشتال تیرآهن طراحی کرد تا بتوان وزن تقریبی هر مقطع تیرآهن را محاسبه کرد. مهندسین در جدول اشتال تیرآهن با ارائه مشخصات ابعادی و مهندسی بهخصوص گشتاورهای خمشی حول محورهای x و y کیفیت و دوام آهنآلات مورداستفاده در سازه را محاسبه میکنند.
چگونه تیرآهن تقلبی را تشخیص دهیم؟
تیرآهن نسبت به سایر مقاطع فولادی در انواع مختلفی تولید میشود پس برای تشخیص تیرآهن تقلبی نسبت به اصل باید شاخصهای مختلفی را در نظر گرفت. مواردی که در ادامه آورده شده است برای تشخیص تیرآهن تقلبی از اصل کاربرد دارند.
- مشخصات ظاهری و شکل هندسی تیرآهن اولین نکتهای است که برای تشخیص تیرآهن تقلبی باید موردتوجه قرارداد. هر دسته از تیرآهن دارای شکل و مشخصات هندسی متفاوتی است. با مطالعه دقیق در مورد مشخصات ظاهری و مشخصههای استاندارد میتوان از کیفیت محصول خریداریشده اطمینان حاصل کرد.
- وزن تیرآهن یکی دیگر از شاخصهای تشخیص تیرآهن تقلبی است. با تطبیق وزن تیرآهن دریافتی در جدول استاندارد وزنی میتوان تیرآهن اصل از تقلبی را تشخیص داد.
- از دیگر روشهای تشخیص تیرآهن اصل از تقلبی علامت هک شده بر روی تیرآهن است. تمامی تولیدکنندگان تیرآهن در زمان تولید علامت اختصاصی خود را بر روی تیرها حک میکنند. نام تجاری تیرآهن از چند حرف اصلی برند تشکیل میشود.
- بستهبندی تیرآهن یکی دیگر از روشهای تشخیص تیرآهن تقلبی از اصل است. تیرآهنها در حجم بالا بستهبندی میشوند. بستههای تیرآهن همیشه در وزن 5 تن هستند که گاهی اوقات بر اساس روند تولید کارخانه بهطور متغیر در اندازههای 2 الی 5 تن نیز به فروش میرسند.
- پلاک تیرآهن یکی از روشهای تشخیص تیرآهن اصل است. همیشه قبل از ارسال بر روی هر بندیل تیرآهن یک پلاک نصب میشود و بهعنوان شناسنامه تیرآهن محسوب میشود. اطلاعاتی همچون نام محصول، نام تولیدکننده، پارامترهای مورداستفاده، وزن و استاندارد بر روی پلاک درج میشود.
- قدرت جوشپذیری تیرآهن برای تشخیص تیرآهن اصل کاربرد دارد زیرا مواد اولیه مورداستفاده، ضخامت و ترکیبات شیمیایی مورداستفاده بر کیفیت جوشکاری اثر میگذارد. تیرآهن تقلبی ازخصوصیت جوشپذیری قابل قبولی برخوردار نیست.
- رنگ تیرآهن یکی دیگر از روشهای تشخیص تیرآهن تقلبی از اصل است و نشاندهندهی کیفیت بالای آن است. تیرآهنی که زنگزده باشد یا رنگ یکنواختی نداشته باشد محصول مرغوب و اصلی نخواهد بود. البته رنگ تیرآهن ممکن است به دلیل انبارداری نادرست نیز تغییر کند.
انواع تیرآهن در صنعت جهانی چیست؟
برخی از انواع تیرآهن که در صنعت جهانی مورداستفاده قرار میگیرند عبارتاند از:
تیرآهن کاربردی(Structural Steel Billet): این تیرآهن برای تولید تیر و بلوکهای ساختمانی برای ساختمانها، پلها و سازههای فلزی مورداستفاده قرار میگیرند
تیرآهن مسطح (Flat Steel Billet): این تیرآهن برای تولید ورقهای آجدار و فولاد آلیاژی مورداستفاده قرار میگیرند.
تیرآهن تقویتشده (Reinforcement Steel Billet): از این تیرآهن برای تولید میلگردهای فولادی که در سازههای بتنی و تقویتکنندههای فلزی کاربرد دارند استفاده میشود.
تیرآهن ریلی (Rail Steel Billet): این تیرآهن برای ساخت ریلهای راهآهن و سیستمهای حملونقل ریلی استفاده میشود.
تیرآهن پروفیلی (Profile Steel Billet): تیرآهن پروفیلی برای تولید تیرها و ناودانهای مخصوص برخی صنایع مانند صنعت خودروسازی مورداستفاده قرار میگیرد.
تیرآهن ورقسازی (Sheet Steel Billet): این تیرها برای تولید ورقهای آجدار که در تولید انواع محصولات استفاده میشود کاربرد دارد.
تیرآهن ناودانی (Rolled Steel Billet): این تیرآهن برای تولید میلگرد و محصولات فلزی مرتبط کاربرد دارد.
نحوه تولید تیرآهن
تیرآهن از شمشهای فولادی تولید میشود. در فرآیند ساخت تیرآهن، ابتدا شمشهای فولادی در کورههایی با دمای 1100 درجه سانتیگراد ذوب میشوند، سپس با استفاده از غلتک به شکل دلخواه درمیآیند و در طولهای مشخصی برش میخورند. فرآیند تولید تیرآهن در مرحله نورد، فرآیند سایزینگ و کنترل و بستهبندی انجام میشود.
برترین کارخانههای تولید تیرآهن در ایران
در ایران کارخانههای متعددی، تیرآهن با ویژگی و کیفیتهای متفاوتی تولید میکنند. چند کارخانه برتر تولیدکننده تیرآهن عبارتاند از:
- ذوبآهن اصفهان
- کارخانه جهان فولاد غرب (کرمانشاه)
- تیرآهن پروفیل صنعت ماهان
- تیرآهن ظفر بناب
- شرکت فولاد خوزستان
- کارخانه آریان فولاد
- کارخانه کوثر اهواز
- فایکو
انواع تیرآهنهای موجود در بازار
تیرآهنها در ویژگی و کیفیتهای متنوعی در بازار موجود هستند. انواع تیرآهن موجود در بازار ایران عبارتاند از:
IPE
شکل ظاهری این تیرآهن شبیه به حرف انگلیسی I است و بر اساس استانداردهای اروپایی تولید میشود. اندازه بال در این تیرآهن نسبت به جان کوچکتر است.
IPB
در IPB یا تیرآهن هاش، اندازه بال و جان یکسان است و شکل و ساختار متفاوتی نسبت به IPE دارد. تیرآهن هاش دارای بالپهن است و در سه نوع HEB، HEA و HEM تولید میشود.
INP
تیرآهن INP دارای شکل ظاهری I است. تفاوت دو تیرآهن INP و IPE در شکل هندسی آنها است.
CNP
CNP یا تیرآهن لانهزنبوری در بدنه خود دارای برشکاریهایی برای کاهش وزن است.
انواع تیرآهن ساختمانی
تیرآهنها عمدتاً در ساختوساز مورداستفاده قرار میگیرند.همانطور که قبلاً اشاره شد انواع تیرآهن ساختمانی در چهار دسته IPE، INP، IPB و CNP قرار میگیرند و در فرآیند تولید آنها از نورد گرم استفاده میشود.
انواع تیرآهن IPE
تیرآهن IPE مخفف عبارت I Profile Eroeenne است و بهعنوان محصول نیم پهن شناخته میشود. این پروفیل بر اساس استاندارد اروپا تولیدشده و دارای شکل ظاهری شبیه به حرف I انگلیسی است. انواع مختلف تیرآهن IPE عبارتاند از:
- St 37
- St 44
- St 52
انواع تیرآهن هاش
تیرآهن هاش(H Beam) یا بالپهن خواص مکانیکی بهتری در واحد وزن نسبت به تیرآهنهای معمولی دارد. این تیر باعث کاهش متریال مصرفی و زمان ساخت سازه میشود. انواع تیرآهن بالپهن عبارتاند از:
- تیرآهن سبک هاش(IPBL – HEA)
- تیرآهن سنگین هاش(HEB یا IPB)
- تیرآهن فوق سنگین هاش(HEM)
انواع تیرآهن اصفهان
تیرآهنهای ذوبآهن اصفهان وزن نزدیکی به جدول اشتال دارند و بهعنوان مرجع ارزیابی کیفیت در بازار مطرح هستند. محصولات ذوبآهن اصفهان به سه دسته تیرآهن بال نیم پهن موازی (IPE)، تیرآهن بالپهن موازی (IPB) و تیرآهن بال باریک شیبدار (IPN) تقسیم میشود.
انواع تیرآهن لانهزنبوری
تیرآهن لانهزنبوری دارای حفرههای توخالی شبیه به لانه زنبور است و به همین دلیل تیرآهن لانهزنبوری نامیده میشود. تیرهای لانه نبوری از لحاظ هندسی و ابعاد خط برش به دو نوع تقسیم میشوند.
- تیر لانهزنبوری حاصل از روش پانیر
در این روش ارتفاع تیر حاصل 1.5 برابر تیرI شکل است.
- تیر لانهزنبوری حاصل از روش لیتسکا
در این روش قطعات مربع یا مستطیل شکل روی دندانهها جوش داده میشود که منجر به افزایش ظرفیت خمشی میشود. در این روش نهایت دقت در حین جوشکاری لازم است.
انواع تیرآهن ناودانی
تیرآهن ناودانی بر اساس شکل ظاهری، وزن، شکل سطح مقطع، کاربرد و نحوه تولید به انواع مختلفی تقسیم میشود که در ادامه هرکدام را توضیح خواهیم داد.
انواع ناودانی بر اساس شکل ظاهری
ناودانی از نظر ظاهری در دو نوع ساده و مشبک تولید میشود. نوع ساده در ساخت پلهای باربر کاربر دارد و در سایزهای 8، 10، 12، 14 و 16 در ارتفاعهای متنوعی موجود است. نوع ساده دارای دو نوع صنعتی و ساختمانی است. نوع مشبک معمولاً برای ساخت قفسههای فولادی استفاده میشود.
انواع ناودانی بر اساس شکل سطح مقطع
ناودانی از لحاظ شکل بال به سه نوع UPE، UPN و UNP تقسیم میشود. بالهای UPE صاف و موازی است درحالیکه بالهای UPN مخروطی شکل است. UNP یا ناودانی اروپایی از وزن سنگینتری برخوردار است و در پروژههای بزرگ و صنعتی مورداستفاده قرار میگیرد.
انواع ناودانی بر اساس روش تولید
ناودانی بر اساس روش تولید به دو دسته پرسی و فابریک تقسیم میشود. ناودانی پرسی با پرس ورقهای فلزی تولید میشود. ناودانی فابریک با نورد سرد یا گرم شمش فلزی تولید میشود.
انواع تیرآهن 18
تیرآهن 18 جز مستحکمترین تیرهای موجود در بازار محسوب میشود و مطابق با استاندارد IPE تولید میشود. این تیر بیشترین کاربرد را در اسکلت بنیادی ساختمان دارد.