تیرآهن چست ؟

تیرآهن یکی از مصالح مصرفی مهم در صنعت ساخت و ساز و نوعی پروفیل ساختمانی می باشد که از گداختن سنگ آهن در کوره ها و افزودن عناصر مختلف به آن بصورت آلیاژی بدست می آید. تیرآهن IPE ، تیرآهن هاش H و تیرآهن لانه زنبوری از انواع تیرآهن می باشد که در سایزهای متفاوت تیراهن ۱۲ ، ۱۴ ، ‍۱۶ ، ۱۸ و… توسط کارخانه های معتبری تولید می شود. تیرآهن کرمانشاه ، تیرآهن اصفهان و تیرآهن فایکو از شناخته شده ترین تیراهن های موجود در بازار است و قیمت تیرآهن بر اساس کیفیت تولید، نوع کارخانه و سایز آن متفاوت است.

تیر آهن در واقع یک نوع پروفیل فولادی است که ترکیب شیمیایی آن از آهن و عناصر دیگر مانند کربن (معمولا  بین 0.002 تا 2.1 درصد وزن آن ) ، منگنز ، فسفر ، گوگرد ، نیکل ، کروم و … تشکیل شده است. رایج ترین فولاد مصرفی ، فولاد نرمه  با رده ST37  و ST52 است که بر اساس مقاومت کششی آن ها نام گذاری شده است. پروفیل ST37 نسبت به ST52  از مقاومت کمتری برخوردار است ولی فولاد ST37 با توجه به قیمت کمتر ، در بازار نسبت به ST52 کاربرد وسیع تری با توجه به اقتصادی بودن آن دارد . خواص مکانیکی فولاد ST37 نظیر مقاومت تسلیم 235 مگاپاسکال ، مقاومت کششی نهایی 360 الی 510 مگاپاسگال است و وزن مخصوص آن به طور متوسط 7850 کیلوگرم بر مترمکعب می باشد ولی با توجه به کارخانه تولیدی فولاد این مقدار می تواند اندکی متفاوت باشد.

انواع تیر آهن : 

تیر آهن به سه صورت و با استاندار های معتبر جهانی در دسته بندی زیر تولید می شود

تیرآهن IPE مطابق استاندارد اروپا و ایران
تیرآهن INP مطابق استاندارد چین و روسیه
تیرآهن IPB مطابق استاندارد اروپا

بصورت کلی نامگذاری و استاندارد تیراهن بر اساس نسبت بال و جان تیر به یکدیگر و شکل ظاهری و نحوه اتصال ورق جان به بال می باشد که تفاوت های بین هر استاندارد با توجه به ارتفاع تولیدی هر مقطع و مشخصات ظاهری بال به شرح زیر می باشد:

تیرآهن IPE:

تیرآهن IPE یا تیراهن نیم پهن (مخفف عبارت I Profile Europpen) دارای سطح مقطع شبیه حرف I انگلیسی است که به لحاظ هندسی دارای دوبال افقی و یک جان عمودی می باشد و ضخامت بال های آن متغییر نیست. این محصول در بازار با نام تیر آهن یا تیر آهن معمولی شناخته و  طبق استاندارد اروپا 10365 EN تولید می شود و به دلیل ضخامت ثابت بال در این نوع، اجرای اتصالات پیچ و مهره ای در این پروفیل آسان تر است.

تیراهن IPE از پرکاربردترین محصول در صنعت ساختمان سازی می باشد که به عنوان ستون، خرپا و تیر مورد استفاده قرارمی گیرد و معمولا جهت اجرای ستون، بصورت مرکب یا اصطلاحا دوبل از این پروفیل استفاده می شود. تیراهن IPE طبق استاندارد اروپا در ایران، در کارخانه های ذوب آهن اصفهان، پروفیل صنعت ماهان، کرمانشاه، ناب تبریز، ماهان، اهواز، فولاد یزد، فایکو، آریان فولاد، آریا ذوب، فردوس باختر، ماهکار اشتهارد، ظفر بناب و شاهین بناب تولید می شوند.

تیرآهن IPE بر اساس ارتفاع جان و برحسب سانتی متر نام گذاری می شود و ارتفاع جان در واقع اندازه بین دو بال است که با علامت اختصاری h در جدول اشتال نمایش داده می شود. به عنوان مثال IPE80 ، دارای ارتفاع جان 80 سانتی می باشد.

تیرآهن IPE مطابق با استاندارد اروپا در شاخه های ۱۲ متری تولید می شود که مشخصات کامل آن ها در جدول اشتال قابل مشاهده می باشد. اندازه ارتفاع جان، طول بال، ضخامت جان و ضخامت بال متناسب با سایز تیراهن تغییر می کند و در خصوصیات هندسی نظیر ممان اینرسی، شعاع ژیراسیون و … تاثیر گذار است.

اندازه بال تیرآهن IPE در جدول اشتال با علامت اختصاری b نشان داده شده است که بر حسب میلی متر است. استاندارد اندازه بال کوچکترین تیرآهن IPE که IPE80 می باشد، 46 میلی متر و بزرگترین آن که تیراهن  IPE600 است دارای اندازه بال 220 میلی متر است.

ضخامت جان و بال: ضخامت جان با علامت اختصاری ts یا s و ضخامت بال با حرف tg و یا t نشان داده می شود و بر حسب میلی متر است.

طول: تیرآهن ها در ایران 6 و 12 متری تولید می شود و معمولا تیرآهن های وارداتی نیز دارای همین طول شاخه هستند.

در ایران معمولا تیرآهن های IPE120 تا IPE270 تولید می شود و تیراهن های 80 و 100 و 300 به بالا تیرآهن های وارداتی از کشورهای همسایه هستند.

تیراهن INP:

تیرآهن INP شکل تیرآهنی است که ضخامت بال آنها با فاصله گرفتن از جان تیرآهن کاهش می یابد که این استاندارد مورد استفاده کارخان های روسیه و چین می باشد . از مشخصه این تیر آهن نازکی بال ها در ابتدا و ضخیم شدن آن در انتهای تیر می باشد. تیرآهن INP با ارتفاع جان مقطع از 80 الی 600 میلی متر با شاخه های 12 متری تولید می شود.

تیراهن IPB:

تیراهن IPB به خاطر شکل مقطع H شکل آن که دارای دو بال پهن است به تیرآهن H یا بال پهن نیز معروف است. از کابرد های مهم این تیرآهن می توان به استفاده از آن در سازه های فولادی و تیرها و خرپاها اشاره کرد. این محصول تولید کشور ایران نمی باشد و در کشور هایی مانند کره و ترکیه به ایران وارد می شود. این محصول در ارتفاع 100 الی 1000 میلی متر و با شاخه های 12 متری تولید می شود و در دو نوع تیراهن هاش سبک و سنگین تولید و به بازار عرضه می شود.

تیراهن هاش سنگین دارای مقاومت بالا و قابلیت تحمل وزن بالاست به همین دلیل بیشتر برای ستون ها، تیرها و خرپا استفاده می شود. در حالی که تیراهن هاش سبک دارای بال های باریک تر و ضخامت کمتری است و تنش کمتری را تحمل می کند.

روش تولید انواع تیراهن :

تیرآهن همانند بعضی از محصولات فولادی در فرآیند نورد گرم (Hot Rolling) تولید می شود . محصولات و فرآورده های دیگر نیز نظیر انواع میلگرد ، ناودانی و نبشی هم با روش نورد گرم که یکی از روش های متداول شکل دهی فلزات است انجام می شود .

نورد یا Rolling به فرآیندی می گویند که در آن فلزی به دمای نرم شوندگی خود رسیده باشد و از بین غلتک های مورد نظر تحت فشار ، عبور داده شود و شکل خروجی غلطک ها را به خود بگیرد . این روش و روند آن تاثیر بسیاری در کیفیت محصول نهایی دارد بطوریکه در طول فرآیند تولید همواره باید بسیار دقت شود تا کوچکترین خطا در اندازه و ابعاد و استاندارد های تیرآهن صورت نگیرد زیرا سبب تغییر کلی در  محصول شده که ممکن است تاثیرات منفی بر روی فروش و مشخصات آن بگذارد.

در وهله اول و شروع تولید ، کوره‌ هایی به منظور عملیات ساخت تیر آهن مهیا و آماده می‌شود و  دمای مناسب این کوره‌‌ های ساخت ، برای آماده سازی مرحله اول به اندازه ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد تنظیم می‌شود . سپس تمام شمش‌ها با کمک یک جک هیدرولیکی در ردیف‌های مشخص شده و منظم به داخل کوره ‌ها هدایت می‌گردند و  شمش‌ها دوباره به منظور عملیات نورد توسط جریان گرد آبی جهت نورد آماده می‌شوند .

بعد از آن با رسیدن دمای شمش‌ها به میزان مطلوب و مناسب به سمت خط تولید فرستاده شده و برای ارسال شمش‌های پخته شده به سمت مرحله‌ رافینگ از رول‌هایی استفاده می‌کنند . این مرحله مشابه غلتک زدن خمیر است که از یک یا چند جفت رول عبور داده می شود تا ضخامت را کاهش دهد . مرحله‌ رافینگ به منظور کاهش قطر شمش‌ها و افزایش طول آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد .

در نهایت از قیچی متراژ به منظور برش فرآورده های تولید شده استفاده شده و  محصولات تولیدی مطابق استانداردهای موجود برش داده می شوند و سپس بسته بندی محصول در بندیل ‌هایی با وزن‌ های مشخص انجام می شود.

جدول اشتال تیرآهن

جدول اشتایل یکی از پرکاربردترین جداول مهندسی است که برای دسترسی به انواع اطلاعات و مشخصات  مهندسی و مکانیکی مربوط به مقاطع و پروفیل های  فولادی تهیه شده است . این ابزار پرکاربرد در واقع  برای استفاده مهندسین جهت طراحی و سایر کاربران نظیر سازندگان و مالکین و مدیران جهت خرید فراهم شده است. این جدول پرکاربرد و مهندسی برای کاهش خطای احتمالی در محاسبات مهندسی ، افزایش دقت و صرفه جویی در زمان و هزینه به کار می رود که برای نخستین بار در سال 1938 توسط مهندس آلمانی به نام مارتا اشتابدر بورگر آلمانی جهت انواع مقاطع فولادی طراحی شد.

بطور مثال در جدول اشتال برای پروفیل  IPE مشخصات هندسی مانند ضخامت جان و بال، عرض بال، ارتفاع جان، نیم رخ هندسی این مقطع و مساحت سطح مقطع و چگالی سایزهای متفاوت آن وجود دارد که با توجه به این اطلاعات می توان وزن تقریبی هر مقطع را محاسبه نمود. جدول اشتال هاش و تیرآهن بر اساس استاندارد DIN اروپا تدوین شده است.

ابعاد و اندازه ی IPE ها به نوع آنها بستگی دارد این ابعاد عبارتند از :

ارتفاع بال با حرف h مشخص می شود.
ضخامت جان با حرف ts مشخص می شود.
عرض بال با حرف b مشخص می شود.
ضخامت بال با حرف tf مشخص می شود.
سطح مقطع با حرف A مشخص می شود.
وزن هر متر با حرف G مشخص می شود.

محاسبه وزن تیراهن

محاسبه ورن قبل از خرید تیرآهن امری ضروری است و برای اینکه بتوانید وزن هر شاخه را بدست آورید ، کافیست سطح مقطع آن را در وزن مخصوص و سپس در طول شاخه ضرب کنید.

وزن هر شاخه = وزن مخصوص × سطح مقطع پروفیل ( مساحت) × طول

نکته مهم در استفاده از فرمول این است که برای استفاده از آن باید به واحد های هر پارامتر آن دقت شود!

برای خروجی مورد نظر که مثلا وزن هر کیلو یا وزن هر شاخه 12 متر هر تیر آهن چند کیلو می شود دست یافت .

کاربرد تیراهن:

کاربرد تیراهن بیشتر به عنوان اعضای باربر در سیستم های مختلف سازه متداول است و به دلیل اینکه در عضو های مختلف (تیر ، ستون ، شاه تیر ، تیرچه یا تیر فرعی ، خرپا ها ، نعل درگاه ها و …) و سیستم های مختلف (قاب ساده ، قاب خمشی ، قاب ویژه و مهاربندی و ….) برای تحمل بارهای مختلف بکار گرفته می شوند، در ابعاد مقطعی مختلف در انواع گوناگون با استاندارد های متفاوت در سراسر جهان تولید می شود.

نکاتی دیگر درباره خرید تیرآهن:

در هنگام خرید تیرآهن مارک و برند ارسالی را با محصولی که سفارش داده بودید مطابقت دهید و در صورت تناقض بار قبل از تحویل مسئول فروش را در جریان بگذارید و از تحویل گرفتن آن خودداری نمایید.

جهت سفارش ابتدا باید نوع تیراهن مورد نیاز و مشخصات آن مانند نوع ، استاندارد ، سایز و … را مشخص کنیم تا متحمل خسارات ناشی از خرید اشتباه نشویم .  در صورت تطبیق با سفارش ، تیرآهن ارسال شده را به صورت دقیق شمارش کنیم و وزن تیرآهن ها را با بار نامه و باسکول چک کنید .

مجتمع ذوب آهن اصفهان و شرکت فولاد ایرانیان ( فایکو ) تنها تولید کنندگان هاش در ایران می‌باشند و تولیدات این دو کارخانه در سایزهای 160 ، 180 ، 200 و 300 می‌باشد و  تولیدات تیر آهن هاش ذوب آهن و فایکو مطابق با جدول وزنی استاندارد می‌باشد .

نکات مهم دیگری که باید در زمان خرید تیرآهن به آن توجه کنید این است که این محصول شامل ویژگی های فنی و ظاهری مختلفی هستند که هر کدام از استاندارد خاصی پیروی می کنند. این خصوصیت ها و ویژگی های ظاهری به ما کمک خواهد نمود تا محصول مورد نظر را شناسایی کرده و از خرید خود اطمینان حاصل کنیم . در بازار انواع تیرآهن ها یافت می شود به طور مثال ممکن است از لحاظ مشخصات فنی با هم تفاوتی نداشته باشد اما مشخصات وزنی آن ها با یکدیگر فرق کند. با توجه به اینکه سایز و در نهایت وزن تیر آهن نقش بسیار مهمی در قیمت محصول ایفا می کند و این وزن است که قیمت کلی بار شما را مشخص می کند . عرضه تیراهن به دو صورت شاخه‌ای و کیلویی می باشد که پرکاربردترین و پر مصرف ترین آن ها با سایزهای 140 ، 160 و 180 است در هنگام خرید توصیه می شود حداقل با مشخصات آنها آشنا باشید.

این محصولات به سه صورت  IPE ، INP و IPB تولید و روانه بازار مصرف می گردد . برای تشخیص لازم است بدانید ضخامت بال ها در نوع IPE در ابتدا و انتهای محصول یکسان می باشد و طول هر بال نیز نصف طول جان تیر است . تیرهای INP براساس استاندارد چین و روسیه تولید شده و بال ها در ابتدای محصول نازک و در انتها ضخیم می باشد . نوع IPB نیز به عنوان تیر بال پهن شناخته شده و طول بال ها در آن نسبت به نوع IPE بیشتر می باشد.