امروزه در صنعت و ساختمان سازی از انواع قطعات آهنی و فولادی بسیار گوناگونی استفاده می شود که هر کدام نقش و عملکردی خاص و مهم دارند. می توان گفت این کاربرد وسیع آهن در صنایع مختلف، از بعد از جنگ جهانی دوم آغاز شد و روز به روز افزایش یافت. تا جایی که امروزه بدون قطعات و سازه های آهنی هیچ یک از مراحل ساخت و ساز یک ساختمان یا فعالیت های صنعتی پیش نمی رود.
یکی از این قطعات پرکاربرد که نقشی اساسی در زمینه های گوناگون، خصوصاً ساختمان سازی دارد، تیرآهن است. کاربرد تیرآهن در ساختمان آنچنان مهم و الزامی است که بدون آن نمی توان ساخت یک بنا را آغاز کرد. در ادامه شما را با این قطعه آهنی بسیار پرمصرف و کاربردهای آن بیشتر آشنا خواهیم کرد.
تیرآهن دقیقاً چیست و چه وظیفه ای بر عهده دارد؟
به زبانی ساده می توان گفت تیرآهن قطعه ای بلند و به شکل I است که برای تحمل بار و فشارهای بالای خمشی و تنشی از آن برای اسکلت بندی ساختمان استفاده می شود. البته کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی، تنها روش بکارگیری این قطعه پرمصرف صنعتی محسوب نمی شود ولی می توان گفت کلیدی ترین نقش آن در ساخت بناهای گوناگون است.
انواع تیرآهن بر اساس استانداردها
بر اساس استانداردهای مربوطه، تیرآهن ها در سه نوع دسته بندی می شوند. کاربرد تیرآهن در ساختمان را نوع تیرآهن مشخص می کند. در ادامه هر یک از این انواع، به طور مختصر معرفی خواهند شد.
تیرآهن استاندارد IPE
تیرآهن ها از دو بخش اصلی جان و باله تشکیل می شوند. بخش میانی تیرآهن، جان و لبه های آن باله نام دارند. در مورد تیرآهن های IPE قسمت باله ها ضخامت مشخص و ثابتی دارند. این همان موردی است که بین انواع تیرآهن تفاوت ایجاد می کند. این نوع تیرآهن بر اساس استاندارد اروپا ساخته می شود و کاربرد اصلی و مرسوم آن در ساختمان سازی و به عنوان ستون است.
تیرآهن استاندارد INP
نوع دوم تیرآهن که با نام INP شناخته می شود باله هایی با ضخامت متغیر دارد. به این صورت که قسمت هایی از باله که از جان تیرآهن دورتر هستند، ضخامت کمتری دارند. این ضخامت متغیر منجر به تفاوت کاربرد تیرآهن در ساختمان می شود. تیرآهن INP بر اساس استاندارد روسیه و چین ساخته می شود.
تیرآهن استاندارد IBP
این نوع از تیرآهن به نام تیرآهن هاش معروف است و باز هم تفاوت آن در شکل باله های آن است. در تیرآهن هاش یا بال پهن، باله ها طول بیشتری دارند و عریض تر هستند و به همین دلیل شبیه حرف انگلیسی H به نظر می رسند.
تیرآهن CNP
نوع متفاوتی از تیرآهن ها، تیرآهن های CNP یا در اصطلاح “لانه زنبوری” هستند. این نوع از تیرآهن در قسمت جان دارای سوراخ هایی است که به کاهش مقاومت آن نسبت به تنش ها منجر می گردد. با این حال این عامل باعث عدم کاربرد تیرآهن لانه زنبوری در صنایع گوناگون یا ساختمان سازی نمی شود.
همه آنچه باید درباره کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی بدانید
همانطور که گفته شد، رایج ترین و اساسی ترین کاربرد تیرآهن در ساخت و ساز ساختمان است. در ادامه با کاربرد انواع تیرآهن در ساختمان سازی آشنا خواهیم شد.
اسکلت اصلی ساختمان
برای ساخت یک بنای مستحکم اولین مرحله، اسکلت بندی صحیح و مقاوم است به طوری که ساختمان توانایی تحمل بار و فشار بسیار را در مواقع گوناگون داشته باشد. امروزه تیرآهن اولین و بهترین گزینه برای طراحی و ساخت یک اسکلت قدرتمند است. از همه انواع تیرآهن در ساخت انواع سازه فلزی استفاده می شود.
استفاده به عنوان ستون
نمونه ای دیگر از کاربرد تیرآهن در ساختمان، استفاده به عنوان ستون است. برای این هدف باید از تیرآهن هاش با سطح مقطع مربعی استفاده کرد. بدین صورت می توان در ساختمان های چند طبقه ستون های یکپارچه با تیرآهن ساخت.
تیر باریک یا تیرآهن کرومیت
نوع دیگری از کاربرد تیرآهن، جای گذاری روی تیرهای اصلی است. برای این منظور از تیرآهن های مخصوصی که از تیرک معمولی باریک تر هستند و کرومیت نام دارند استفاده می شود. تیرآهن کرومیت بلندتر از تیرک است.
کفی ستون
کاربرد تیرآهن در ساختمان تنها در اسکلت اصلی آن نیست. برای این که نبشی به ستون متصل شود، از تیرآهن استفاده می شود. برخی ویژگی های این قطعه مانند قابلیت جوشکاری، برش خوردن یا جوشکاری، آن را برای چنین کاربردی مناسب می سازد، به طوری که هم اتصال را به خوبی برقرار می سازد و هم نسبت به فشار و بارهای ورودی مقاومت بالایی دارد.
استفاده به عنوان شاه تیر
شاه تیر در قسمت افقی اسکلت جای دارد، به این صورت که ستون ها به آن متصل می شوند. استفاده از تیرآهن به عنوان شاه تیر مثالی دیگر از کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی به شمار می رود.
تیرک میانی
تیرک های میانی در واقع تیرآهن های کوچکی هستند که بار و فشار را از سمت شاه تیر به ستون ها منتقل می کنند. این تیرک ها که به آنها تیرآهن کوچک هم گفته می شود در بخش های ابتدایی و انتهایی یعنی پایین و بالای تیرآهن ها جای می گیرند و به تیرآهن ها برای تحمل بار زیاد کمک می کنند.
خرپا ها
آخرین و شاید ساده ترین کاربرد تیرآهن در ساختمان، استفاده به عنوان خرپا است. خرپاهای ساخته شده از تیرآهن، برای مصارف گوناگون مانند ساخت انبار یا سقف سوله به کار برده می شوند.
بکارگیری تیرآهن چه مزایا و معایبی به همراه دارد؟
حقیقت این است که تیرآهن ها یکی از کاربردی ترین و پرمصرف ترین سازه های آهنی به شمار می روند که در عین داشتن مزایای بسیار، با معایب و محدودیت هایی نیز همراه هستند. مزایایی مانند استحکام عالی، سرعت بالای نصب، امکان ادامه کار ساخت و ساز، قابلیت متصل کردن سازه ها به یکدیگر و … همگی از جمله مواردی هستند که باعث افزایش روز افزون کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی و صنعت شده اند.
اما در کنار این مزایا باید به محدودیت هایی مانند کاهش عملکرد و مقاومت در دماهای بالا، مقاومت پایین در برابر خوردگی، نیاز به دقت بالا در جوشکاری، امکان کمانش و … نیز دقت کرد تا بتوان با به حداقل رساندن این محدودیت ها، بهترین استفاده را از انواع تیرآهن ها داشت.