آشنایی با تیرآهن و کاربردهای آن در صنایع ساختمانی

تیرآهن از پرکاربرد ترین آهن آلات در ساخت یک پروژه ساختمانی است که انواع و اقسامی داشته و کاربردهای ان میتواند متفاوت از همدیگر باشد.

به گزارش گروه ساختمانی آبان، بر اساس نسبت بال ها و عرض آن ها به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. تیرآهن مهمترین نوع پروفیل های ساختمانی است که به سه صورت معمولی IPE (استاندارد اروپا و ایران)، INP (استاندارد چین و روسیه) و IPB (بال پهن) وجود دارد.

تیرآهن معمولی به ارتفاع 80 تا 600 میلیمتر عرضه می شود و مورد استفاده آن در ستون ها، خرپاها، نعل درگاه ها، بیم ها در پوشش سقف ها و پل های لانه زنبوری می باشد.

تیرآهن IPE و INP به ارتفاع 8-60 CM و تیرهای IPB به ارتفاع 100-1000 میلیمتر فراوری می شود. کاربرد تیرآهن در ساختمان به صورت ستون، خرپا، نعل درگاه، تیر در پوشش سقف ها و پل های لانه زنبوری استفاده می شود.

تیرآهن به سه صورت یافت می شود:

1. تیرآهن IPE (استاندارد اروپا و ایران)
2. تیرآهن INP (استاندارد چین و روسیه)
3. تیرآهن IPB (بال پهن)

انواع تیرآهن:

1-تیرآهن IPE:

این تیرآهن معمولی و استاندارد I شکل در ایران وجود دارد. این تیرآهن طبق استاندارد اروپا فراوری می شود و ضخامت بال آن ثابت است.

2-تیرآهن INP:

تیرآهن I شکل که ضخامت بال آنها با فاصله گرفتن از جان تیرآهن کاهش می یابد که این استاندارد کارخانجات روسیه و چین می باشد.

3-تیرآهن IPB:

تیرآهن H یا تیر آهن های عریض که در آنها طول بال ها نسبت به تیرآهن های IPE افزایش یافته است.

از جمله مزایای استفاده از تیرآهن:

1. امکان توسعه سازه بعد از اتمام وجود دارد.
2. امکان اتصال چند قطعه به یکدیگر وجود دارد.
3. قطعاتی در کارخانه به صورت پیش ساخته هستند.
4. اجرا و نصب آنها سرعت بالایی دارد
5. فضای کمتری نسبت به بتند اشغال می نماید
6. و در ارتفاع زیاد کاربرد دارد.

یکی از دلایل پیشرفت سریع کشورهای نو ظهوراز نظر کارشناسان استفاده از سازه های فولادی پیش ساخته درساخت و سازهای سریع همراه با کیفیت زیر ساخت های تجاری،درمانی،صنعتی و مسکونی این کشورها می باشد.

معایب استفاده از تیرآهن:

ضعف در دمای زیاد:

مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما کاهش یافته اگر دمای اسکلت فلزی از 500 به 600 درجه سانتی گراد برسد تعادل ساختمان به خطر می افتد.

خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی:

قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته می شود و مخارج نگهداری و محافظت آن زیاد است.

تمایل قطعات فشاری به کمانش:

با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا کوچک است تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف به تعداد می آید.

جوش نامناسب:

در ساختمان های فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش - پرچ - پیچ صورت می گیرد استفاده از پیچ و مهره و تهیه و یاخت قطعات در کارخانجات مالی ترین و فنی تری کار می باشد.

تیرآهن لانه زنبوری:

علت نامگذاری تیرهای لانه زنبوری، شکل گیری این تیرها پس از عملیات بریدن، دوباره جوش دادن و تکمیل پروفیل است. این گونه تیرها در طول خود دارای حفره های توخالی در جان هستند که به لانه زنبور شبیه است. به همین سبب به این گونه تیرها لانه زنبوری می گویند. هدف از ساخت تیرهای لانه زنبوری این است که تیر بتواند ممان خمشی بیشتری را با خیز نسبتاً کم، بعلاوه وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه، تحمل کند.

مزایای تیرآهن لانه زنبوری:

1. با تبدیل تیر آهن معمولی به تیر آهن لانه زنبوری، در نتیجه تیری با ارتفاع بیشتر، قوی تیر و هم وزن تیر اصلی حاصل می شود.

2. با کم شدن وزن مصالح و سبک بودن تیر از نظر مالی ارزان تر خواهد بود.

3. از فضاهای ایجاد شده (حفره ها) در جان تیر می توان لوله های تاسیساتی و برق را عبور داد.

4. در ساختن تیر لانه زنبوری، منجر به افزایش ارتفاع تیر می شود. باید استاندارد کاملاً رعایت شود. در غیر این صورت خطر خراب شدن تیر زیر بار وارده شده حتمی است.

5. بیشترین مزیت تیرهای لانه زنبوری که در حقیقت مقطعی غیر فشرده است، در مقایسه با سایر مقاطع استاندارد (فشرده)، ایجاد ممان اینرسی نسبتاً خوب آن حول محور قوی تیر (X) است که به سبب ایجاد فاصله بال ها از محور خنثی و افزایش ارتفاع تیر است. بنابراین مقاومت خمشی تیر افزایش یافته، بعلاوه سختی آن هم بیشتر می شود.

6. حتی این کاهش وزن در تیرها، باعث کاهش وزن مرده ساختمان خواهد شد. در نتیجه آن، بار کمتری به عناصر اصلی سازه، خصوصاً ستون ها وارد خواهد شد.

7. از سوی دیگر بهینه ترین شرایط در طراحی سازه ها، مالی بودن آن است که در تیرهای لانه زنبوری به علت آن که مقطع هر تیر به صورت زاویه دار (زیگ زاگ)، به وسیله دستگاه برش بریده می شود، با جابجایی دو قسمت آن، نسبت به هم، تیر به صورت لانه زنبوری در خواهد آمد.

8. صرفه جویی نسبی در مصرف فولاد صورت خواهد گرفت. از لحاظ تاسیسات ساختمان هم، این گونه تیرها مورد استقبال قرار می گیرند. زیرا که می توان از فضاهای خالی در جان تیر برای عبور لوله های تاسیسات یا کابل های برق استفاده نمود. این موضوع یکی از نقاط قوت منحصر به فرد این گونه تیرها است.

9. تیرهای لانه زنبوری به مقدار چشمگیری از ارتفاع سقف می کاهند.

معایب تیر لانه زنبوری:

از جمله معایب تیر لانه زنبوری وجود حفره های آن است که نمیتواند تنش های برشی را در محل تکیه گاه های پل به ستون یا اتصال تیر آهن تودلی به پل لانه زنبوری تحمل کند.

بنابراین برای برطرف این عیب اقدام به پر کردن برخی از این حفره ها با ورق فلزی و جوش مینمایند تا اتصال فرعی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام شود.

تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی میتواند به صورت پل فقط در یک دهانه یا به صورت پل ممتد به کار رود.

روش ساخت تیرآهن لانه زنبوری:

روش تهیه تیر های لانه زنبوری از این قرار است که ابتدا در روی جان تیر آهن نورد شده با استفاده از الگو که به صورت 5 شش ضلعی از ورق آهن سفید یک میلیمتری (شابلن) با توجه به استاندارد ساخته شده خط می شود سپس تیر آهن را روی یک شاسی افقی با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف برای جلوگیری از تاب برداشتن قرار میدهند. آنگاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منکسر اقدام به برش مینمایند تا پروفیل به دو قسمت بالا و پائین تقسیم شود.

حال اگر قسمت بالا را به مقدار یک دندانه جابجا کنیم و دندانه های قسمت بالا و پائین را به دقت مقابل هم قرار دهیم و از دو طرف کارگر ماهر آن را جوشکاری نمایند با استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک برای اتصال دو نیمه بریده شده، یک جوش خوب بی عیب سریع و ارزان بدست خواهد آمد.

تیر ساخته شده در محل تکیه گاه ها با توجه به حفره های خالی آن در مقابل تنش های برشی ضعیف میشود. برای جبران این نقیصه با توجه به منحنی نیروی برشی هم به پر کردن حفره ها با ورق های تقویتی اقدام میکنید.