تیرآهن

ویژگی‌های فنی تیرآهن

انواع تیرآهن

تیرآهن‌ها بر اساس شکل مقطع و استانداردهای تولیدی در انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شوند که هر یک خصوصیات مکانیکی و کاربردهای متفاوتی دارند. متداول‌ترین انواع شامل IPE، INP و IPB (تیرآهن هاش) هستند.

تیرآهن IPE

این نوع تیرآهن دارای بال‌هایی با ضخامت ثابت است که در سرتاسر طول خود تغییر نمی‌کند. مقطع آن شبیه حرف I انگلیسی بوده و لبه‌های بال‌ها موازی یکدیگر هستند. تیرآهن IPE عمدتاً بر اساس استانداردهای اروپا و ایران (استاندارد ملی شماره ۱۷۹۱ ایران و DIN 1025) تولید می‌شود و در پروژه‌های ساختمانی برای ساخت ستون، خرپا، پل و سایر اعضای سازه‌ای با بارهای متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تیرآهن‌ها معمولاً در ارتفاع‌های ۸۰ تا ۶۰۰ میلی‌متر موجود هستند و به دلیل شکل متقارن و مقاومت خمشی بالا، انتخاب محبوبی در صنعت ساختمان به شمار می‌آیند.

تیرآهن INP

تیرآهن INP نیز دارای مقطع I شکل است، اما تفاوت اصلی آن با IPE در ضخامت بال‌هاست. در تیرآهن INP، ضخامت بال‌ها از ناحیه جان به سمت لبه‌ها کاهش می‌یابد که باعث می‌شود لبه‌های بال شیبدار باشند. این نوع تیرآهن بیشتر بر اساس استانداردهای روسیه و چین تولید می‌شود و مشخصه ظاهری آن لبه‌های بال شیب‌دار است. تیرآهن INP در ارتفاع‌های مشابه‌ IPE تولید می‌گردد و در پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت و استحکام بالا در برابر بارهای خمشی وجود دارد، کاربرد دارد؛ با این حال، به دلیل تفاوت در توزیع تنش در بال‌ها، ممکن است در برخی محاسبات رفتاری متفاوت از IPE داشته باشد.

تیرآهن IPB یا هاش (Wide Flange Beam)

تیرآهن IPB که به تیرآهن هاش نیز معروف است، دارای بال‌هایی پهن‌تر از تیرآهن‌های IPE و INP است. این تیرآهن‌ها معمولاً در دو دسته سبک (IPBL) و سنگین (IPBV) تولید می‌شوند و به دلیل عرض زیاد بال‌ها، مقاومت خمشی و محوری بسیار بالایی دارند. بال‌ها در تیرآهن هاش نیز مانند IPE دارای ضخامت ثابت و موازی هستند. تیرآهن هاش به دلیل سطح مقطع بزرگ و توزیع متقارن‌تر جرم، برای استفاده به عنوان ستون‌های اصلی و تحمل بارهای سنگین در سازه‌های بلند مرتبه، پل‌ها و سازه‌های صنعتی بسیار مناسب است. ارتفاع آنها می‌تواند از ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر یا بیشتر متغیر باشد و وزن واحد طول بالاتری نسبت به IPE و INP دارند.

استانداردهای تولید و کیفیت

کیفیت و عملکرد تیرآهن به شدت به رعایت استانداردهای تولیدی بستگی دارد. در ایران، تیرآهن‌ها عمدتاً بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره ۱۷۹۱ و استانداردهای بین‌المللی مانند DIN EN 10034 (برای تلرانس ابعادی)، DIN 1025 (برای ابعاد IPE)، JIS G 3192 (برای انواع ژاپنی) و ASTM (برای انواع آمریکایی) تولید می‌شوند. این استانداردها شامل تلرانس‌های ابعادی، خواص مکانیکی (مانند استحکام کششی، نقطه تسلیم، ازدیاد طول) و ترکیب شیمیایی فولاد مورد استفاده هستند. گواهینامه‌های کیفیت از مراجع معتبر تضمین‌کننده انطباق محصول با این استانداردها می‌باشند و در انتخاب اهمیت بالایی دارند.

خواص مکانیکی و گرید فولاد

خواص مکانیکی تیرآهن، نظیر استحکام کششی نهایی (Tensile Strength)، نقطه تسلیم (Yield Strength) و سختی (Hardness)، مستقیماً به گرید فولاد به کار رفته در تولید آن بستگی دارد. گریدهای متداول فولاد در تولید تیرآهن شامل St37، St44 و St52 هستند که به ترتیب حداقل استحکام کششی تقریبی ۳۷۰، ۴۴۰ و ۵۲۰ مگاپاسکال را ارائه می‌دهند. فولاد St52 به دلیل استحکام بالاتر و قابلیت جوش‌پذیری مناسب، اغلب در سازه‌هایی با بارهای سنگین‌تر و دهانه‌های بزرگتر به کار می‌رود. انتخاب گرید فولاد باید بر اساس طراحی سازه‌ای و نوع بارگذاری انجام گیرد تا ایمنی و دوام سازه تضمین شود.

ابعاد و مشخصات هندسی

مشخصات ابعادی تیرآهن شامل ارتفاع مقطع (h)، عرض بال (b)، ضخامت جان (tw) و ضخامت بال (tf) است. این ابعاد در جداول اشتال (Stahlbau Profil Tafeln) یا جداول استاندارد هر کارخانه تولیدکننده مشخص شده‌اند. ارتفاع تیرآهن معمولاً از ۸۰ تا ۶۰۰ میلی‌متر برای IPE و INP و تا ۱۰۰۰ میلی‌متر یا بیشتر برای IPB متغیر است. وزن واحد طول تیرآهن که بر حسب کیلوگرم بر متر بیان می‌شود، از عوامل مهم در محاسبه وزن کلی سازه و هزینه نهایی پروژه است و با استفاده از چگالی فولاد و ابعاد مقطع قابل محاسبه است. دقت در تلرانس‌های ابعادی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است زیرا هرگونه انحراف می‌تواند بر عملکرد سازه‌ای تأثیر بگذارد.