یکی از پر کاربردترین پروفیل های ساختمانی که از آهن تولید می شوند تیرآهن ها هستند. تیرآهن ها دارای سطح مقطعی به شکل I و H انگلیسی هستند که جز اصلی و پایه ای ساختمان های اسکلت فلزی به حساب می آیند. در واقع بدون تیر آهن ساختمان سازی غیر ممکن است.
اما چرا از تیرآهن استفاده می کنیم؟ در واقع تیرآهن ها وظیفه تحمل و انتقال بارهای وارد شده بر ساختمان ها را دارند.
برای آشنایی بیشتر خوب است بدانید که تیر آهن ها از دو بخش تشکیل می شوند. بخش میانی یا اصلی آنها را “جان” و لبه ها یا کناره های آن را “بال” می نامند.
مزیت استفاده از تیرآهن ها در سازه های مختلف
استفاده از تیر آهن ها در ساختمان سازی یا ساخت هر نوع سازه, مزیت های فراوانی دارد. در ادامه به چند نمونه از آنها اشاره می کنیم.
- تیرآهن های تولید شده در کارخانه های فولاد سازی به صورت صنعتی تولید شده اند و احتمال خطا در آنها بسیار کم است.
- به دلیل پیش ساخته بودن این تیر آهن ها, سرعت کار در ساختمان سازی بسیار بالاتر می رود و اسکلت سازه مد نظر در کوتاه ترین زمان ممکن ساخته می شود.
- استفاده از تیرآهن در ساختمان ها و سازه های بلند, کار را بسیار ساده تر می کند.
- مزیت دیگر تیر آهن این است که پس از پایان کار ساخت, امکان توسعه سازه را فراهم می کند و این کار بدون مشکل یا کاهش مقاومت انجام خواهد گرفت.
- پروفیل های آهنی در مقایسه با سازه های بتنی فضای کمتری را اشغال می کنند و این نیز یکی از بزرگترین مزیت های آنها به حساب می آید.
- تیرآهن ها امکان اتصال چندین قطعه را به هم امکان پذیر می کنند.
معایب استفاده از تیرآهن ها
بعد از اینکه با مفهوم تیرآهن آشنا شدیم لازم است تا با تمام ابعاد آن نیز آشنا شویم. تا به اینجا از مزیت های مختلفی که تیر آهن ها در زمینه ساخت و ساز دارند صحبت کردیم. اما لازم است قبل از معرفی انواع تیرآهن و کاربردهای آنها, از معایب و ضعف های تیر آهن ها نیز بگوییم.
- تیر آهن ها در برابر خورردگی مقاومت چندانی ندارند. در واقع تمامی فلزها در برابر شرایط جوی مختلف واکنش نشان می دهند و احتمال خوردگی آنها با درصدهای مختلف وجود دارد.
- خوردگی در تیرآهن ها می تواند باعث کاهش ابعاد آنها شود.
- هزینه های محافظت و نگهداری از تیر آهن ها برای جلوگیری یا کنترل خوردگی ها باید پیش بینی شود.
- ایراد دیگر تیرآهن و تمامی فلزات, تمایل به کمانش در آنهاست. (کمانش به زبان ساده تغییر شکل دادن فلزات است وقتی که تحت فشار قرار می گیرند. در صورتی که این فشار افزایش پیدا کند, منجر به شکسته شدن می شود)
- عدم کنترل کافی بر اتصال قطعات به یکدیگر از دیگر ایرادهای تیر آهن ها به حساب می آید.
پرکاربردترین تیرآهن ها کدام اند؟
تیرآهن ها در انواع مختلفی تولید می شوند و کاربردهای متفاوتی دارند. این تنوع بیشتر در شکل ظاهری و خواص مکانیکی آنهاست. در واقع کاربردهای هر تیرآهن متفاوت است. اما برخی از آنها پر کاربردترین هستند که در ادامه به توضیح بیشتر آنها می پردازیم.
تیر آهن IPE
به این تیر آهن ها “تیرآهن معمولی” نیز گفته می شود. شکل ظاهری این تیر آهن ها به صورت H یا I است. بال این مدل دارای ضخامت خاصی است که بر اساس استانداردهای اروپایی ساخته می شود. بیشتر سازه ها و ساختمان ها در ایران از این تیر آهن استفاده می کنند و دارای بال های ابتدایی و انتهایی یکسانی هستند.
تیر آهن INP
شکل ظاهری این پروفیل ها نیز مشابه مورد قبلی به صورت I است. اما بر اساس استانداردهای روسیه و چین ساخته می شود. تفاوتی که میان تیرآهن مدل INP و IPE وجود دارد در ضخامت بال آنهاست. در واقع در تیر آهن IPE هر چه از جان فاصله گرفته می شود, ضخامت بال کاهش پیدا می کند. تمامی این پروفیل ها در صنایع ذوب آهن و کارخانه های فولاد کشورمان تولید و روانه بازار می شوند.
تیرآهن IPB
اگر بال تیر آهن برابر با جان آن باشد, تیر آهن از نوع IPE یا “هاش” یا “پهن” خواهد بود. مهم ترین استانداردی که بر اساس آن این نوع از تیر آهن ها را می سازند, استاندارد اروپا است. در کشور ما نیز تیر آهن های هاش را بر اساس این استاندارد می سازند.
البته قابل ذکر است که این تیرآهن ها را به سه دسته تقسیم می کنند؛
- تیر آهن بال پهن سنگین HEB
- تیرآهن سنگین TPB
- تیر آهن بال پهن سبک HEA
تیرآهن لانه زنبوری CNP
وجود حفره هایی در جان این مدل از تیر آهن باعث شده تا به این نام معروف باشد.
- وجود این حفره ها باعث می شود تا تیر آهن مقاومت بیشتری در برابر لنگر خمشی داشته باشد.
- کارایی دیگر این حفره ها این است که می توان لوله ها و تاسیسات را از میان آنها رد کرد.
مزیت دیگر تیرآهن های زنبوری این است که به دلیل وجود این حفره ها وزن آنها کمتر خواهد بود و از لحاظ اقتصادی به صرفه تر می باشند.
در کنار تمام مزیت های گفته شده, این تیرآهن ها دارای معایبی نیز هستند. مثلا به دلیل وجود همین حفره ها مقاومت برشی آنها کاهش می یابد و در محل اتصال پل ها به ستون ها ناچار به استفاده از ورق های فلزی هستند که برای پر کردن این ستون ها باید استفاده کرد.
یک تیر آهن چگونه تولید می شود؟
تولید تیر آهن در انواع استانداردهای مختلف با دو روش نورد گرم و نورد سرد انجام می شود. در نهایت تیرآهن تولید شده با این دو روش تفاوت قیمت چندانی با یکدیگر ندارند اما روند کار متفاوت است.
تولید تیر آهن با روش نورد گرم
برای تولید تیر آهن به این روش ماده خام اولیه که بلوم یا بیلت نام دارد طی فرآیندی دچار تغییر شکل می شود. این ماده اولیه دارای مقطع فولادی مستطیلی شکل است که در ابتدا با قرارگیری در کوره دمای آن به 1100 تا 1200 درجه سانتی گراد می رسد. در واقع دما را تا این حد بالا می برند که ماده اولیه راحت تر تغییر ابعاد دهد.
برای تولید تیرآهن, نورد شامل یک مرحله نمی شود و ماده باید از چندین غلطک بگذرد تا به ابعاد و شکل مطلوب برسد. عبور از این غلطک ها به صورت رفت و برگشتی است.
اولین مرحله نورد که “پیش نورد” نامیده می شود را می توان خشن ترین مرحله نامید که بیشترین تغییر روی ماده اولیه در این مرحله انجام می شود. پس از طی فرآیندهای مختلف نوبت خنک شدن محصول نهایی میرسد.
بعد از خنک‌شدن تیرآهن، برای دستیابی به کیفیت مطلوب، این مقطع تحت اتوکشی (که حرارت‌دهی و پرس با فشار کم روی سطح تیر آهن است) انجام می‌گیرد. در ادامه برش‌کاری مقطع به عنوان یکی از عملیات ثانویه‌ای که روی تیر آهن انجام می‌گیرد، اعمال می‌شود.
برای مشاهده فیلم تولید تسمه آهنی کلیک کنید
تولید تیرآهن به روش نورد سرد
مراحل تولید تیرآهن به روش نورد سرد تقریبا مشابه نورد گرم است اما محصول نهایی از لحاظ کیفیت خواص و ابعاد متفاوت است. فرآیند تولید تیرآهن به روش نورد گرم کم هزینه تر و آسان تر است و در نهایت محصولی با ابعاد طویل تر و بزرگتر را تولید می کند.
در مقابل محصول تولید شده از روند نورد سرد کوچکتر است اما مقاومت و استحکام بالایی دارد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه پیشنهاد می کنیم به مقاله نورد چیست؟ + آشنایی با نوردهای سرد و گرم و مزایای آنها مراجعه کنید.