مشخصات فنی تیرآهن
تیرآهن چیست
تیرآهن، به عنوان قطعه‌ای فلزی در سازه‌های مختلف، نقشی اساسی در تحمل بارهای جانبی و ثقلی ایفا می‌کند. این عنصر نه تنها در اسکلت‌بندی ساختمان‌های بتنی و فلزی کاربرد دارد، بلکه در ساخت کشتی، اسکله و سازه‌های مشابه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقاومت تیرآهن در برابر تنش‌های ناشی از نیروی برشی و لنگر خمشی، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای افزایش استحکام سازه تبدیل کرده است.
تیرها در اشکال و ابعاد متنوعی تولید می‌شوند و بر اساس کاربرد و شکل ظاهری به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. به طور کلی، هر تیرآهن از دو بخش جان و بال تشکیل شده که ضخامت، ارتفاع و نسبت این بخش‌ها، نوع و کاربرد تیرآهن را مشخص می‌کنند. در ادامه به بررسی جزئیات فنی و انواع تیرآهن خواهیم پرداخت.
مشخصات فنی تیرآهن
تیرآهن‌ها که از مهم‌ترین مقاطع فولادی در صنعت ساختمان به شمار می‌روند، در انواع مختلفی با توجه به ابعاد و ضخامت بال و جان تولید می‌شوند. جان به بخش اصلی و وسط تیرآهن و بال به لبه‌های متصل به جان اشاره دارد.
بر اساس استانداردهای مختلف، تیرآهن‌ها به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:
2- IPE: این نوع تیرآهن مطابق با استانداردهای ایران و اروپا بوده و بال‌های آن در تمام طول یکسان ضخامت دارند.
2- INP: تیرآهن‌های INP براساس استانداردهای روسیه و چین تولید شده و ضخامت بال‌ها در طول تیرآهن یکسان نیست.
3- IPB: این نوع تیرآهن که به تیرآهن H نیز معروف است، دارای بال‌های پهن‌تر بوده و برای دهانه‌های بلندتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تیرآهن IPE
تیرآهن IPE، معروف به تیرآهن معمولی، با ظاهری شبیه به حرف I انگلیسی، پرکاربردترین نوع تیرآهن در ایران و اروپا است. این تیرآهن با نام I-beam یا W shapes نیز شناخته می‌شود و به دلیل ضخامت ثابت بال‌ها در طول تیر، از استحکام و مقاومت بالایی برخوردار است.
ابعاد تیرآهن IPE با عناوین ارتفاع بال (h)، عرض بال (b)، ضخامت بال (t) و ضخامت جان (s) مشخص می‌شود. همچنین، سطح مقطع این تیرآهن با توجه به ضخامت لبه، ضخامت ستون، ارتفاع، عرض و وزن آن محاسبه می‌شود.
تیرآهن INP
تیرآهن INP نوعی تیرآهن با شکل ظاهری مشابه حرف I انگلیسی است که مطابق با استانداردهای چینی و روسی تولید می‌شود. این نوع تیرآهن در مقایسه با تیرآهن IPE، ضخامت بال‌های یکسانی در تمام طول خود ندارد، به طوری که قسمت‌های نزدیک به جان تیرآهن ضخیم‌تر هستند و می‌توان گفت که بال‌های آن در نزدیکی جان شیبدار هستند. مشخصات و اندازه‌های مختلف تیرآهن INP با حروف اختصاری h (ارتفاع بال)، ts (جان تیرآهن)، b (عرض بال)، tg (ضخامت بال)، A (سطح مقطع بال) و g (وزن تیرآهن) شناخته می‌شوند.
تیرآهن IPB
تیرآهن IPB، معروف به تیرآهن بال پهن، با شکل H و بال‌های ضخیم و پهن، از مقاوم‌ترین تیرآهن‌ها در صنعت ساختمان است. این نوع تیرآهن به دلیل تحمل و استحکام بالا، در ساخت انواع سازه‌های صنعتی، مسکونی و تجاری کاربرد فراوانی دارد.
تیرآهن بال پهن در انواع مختلفی مانند HEA (سبک)، HEB (سنگین) و HEM (خیلی سنگین) تولید می‌شود و علاوه بر مقاومت و دوام، سرعت نصب بالایی دارد و به کاهش مصرف آهن در پروژه‌ها کمک می‌کند.
نوع دیگری از تیرآهن با نام لانه زنبوری نیز وجود دارد که با ایجاد حفره در تیرآهن IPE معمولی تولید می‌شود. این حفره‌ها وزن تیرآهن را بدون افت استحکام، کاهش می‌دهند و از آن در مواردی که بهینه سازی وزن سازه مد نظر باشد، استفاده می‌شود.
| نوع تیرآهن | نام تیرآهن در استاندارد ملی ایران | استاندارد تولید | ارتفاع تیرآهن (mm) | عرض بال (mm) | وزن تیرآهن (kg) |
| IPE، معمولی | تیرآهن گرم نوردیده نیم پهن موازی | ISIRI 1791 DIN 1025-5 EN 10034 | 80 الی 600 | 46 الی 220 | 6 الی 122 |
| IPE سبک، تیرآهن 17 | گرم نوردیده نیمه سبک بال نیم پهن موازی (I-7) | ISIRI 16348 EN 10034 | 120 الی 200 | 63 الی 99 | 9.1 الی 20.6 |
| INP | تیرآهن گرم نوردیده بال باریک شیبدار (I-1) | ISIRI 3277 DIN 1025-1 EN 10024 | 8 الی 55 | 42 الی 200 | 5.94 الی 166 |
| هاش سبک HEA یا IPBL | تیرآهن گرم نوردیده بال پهن موازی سبک | ISIRI 13781 DIN 1025-3 EN 10034 EN 10025-2 | 96 الی 990 | 100 الی 300 | 16.7 الی 27 |
| هاش سنگین HEB یا IPB | تیرآهن گرم نوردیده بال پهن موازی با وزن متوسط (I-5) | ISIRI 14484 DIN 1025-2 EN 10034 10025-2 | 100 الی 1000 | 100 الی 300 | 20.4 الی 314 |
| هاش فوق سنگین HEM یا IPBV | تیرآهن گرم نوردیده بال پهن موازی سنگین (I-6) | ISIRI 13779 DIN 1025-4 EN 10034 EN 10025-2 | 120 الی1008 | 106 الی 302 | 41.8 الی 349 |
بررسی ترکیب شیمیایی تیرآهن
عناصر مختلفی در ترکیب شیمیایی تیرآهن به کار برده می‌شوند که هر کدام نقش خاص خود را در تعیین خواص آن ایفا می‌کنند. مهم‌ترین این عناصر عبارتند از:
کربن: عنصری کلیدی در افزایش استحکام و سختی تیرآهن است.
منگنز: به افزایش مقاومت و چقرمگی تیرآهن کمک می‌کند.
سیلیکیم: مقاومت حرارتی و پایداری ابعادی تیرآهن را افزایش می‌دهد.
فسفر و گوگرد: به مقدار کم در فولاد وجود دارند و در مقادیر زیاد، کیفیت آن را پایین می‌آورند.
کروم: مقاومت تیرآهن را در برابر زنگ زدگی افزایش می‌دهد.
مس: مقاومت تیرآهن را در برابر خوردگی در محیط‌های اسیدی و آبی بالا می‌برد.
تیتانیم: از خوردگی تیرآهن در هنگام جوشکاری جلوگیری می‌کند.