6 عامل موثر بر مقاومت تیرآهن

کد خبر: ۶۸۴۵۳۲

تاریخ: ۱۵ تير ۱۴۰۱ - ۱۶:۳۳

تیرآهن محصولی است که با ورود خود به بازار توانست تحولات بسیاری را در صنایع مختلف و مهم جهان، به خصوص صنعت ساختمان ایجاد کند. اگر نوسانات بازار این محصول را دنبال کرده باشید قطعا می‌دانید که هم مصرف این مقطع فولادی در ایران تا چه حد زیاد است و هم چه ارتباط تنگاتنگی بین قیمت تیرآهن و تحولات بازار مسکن وجود دارد. به طور کلی تیرآهن جزء آن دسته از مقاطع فولادی است که به دلیل مقاومت بالا در تحمل بار و فشارهای محیطی مانند زلزله، طرفداران زیادی دارد و تقاضا در بازار برای خرید آن به شدت بالاست.

علاوه بر مقاومت بالا، تیرآهن قادر است که وزن زیادی را تحمل کرده؛ بدون اینکه تغییر شکل دهد و از عملکردش کاسته شود. این محصول در مقایسه با سایر مقاطع فولادی، نسبت به حجم، ابعاد و اندازه خود، مقاومت مثال زدنی دارد. به همین خاطر به کار بردن آن در ساختار اصلی سازه‌ها، می‌تواند استقامت آنها را در برابر عوامل محیطی و بلایای طبیعی ارتقا دهد. بسیاری از فعالان صنعت ساختمان از تیرآهن برای افزایش ضریب ایمنی و میزان باری که ساختمان قادر به تحمل آن است استفاده می‌کنند.

اگر بخواهیم تعریف ساده‌‎ای برای این محصول داشته باشیم باید بگوییم که تیرآهن یک نوع مقطع فولادی است که از دو بال و یک جان تشکیل شده و شکل ظاهری آن بی‌شباهت به حرف انگلیسی I نیست. آنچه که باعث می‌شود کارخانه‌های مختلف بتوانند انواع گوناگونی از تیرآهن را تولید کنند؛ تغییر در ابعاد جان، بال و ضخامت محصول است. البته این تغییرات انتخابی نیست و باید بر اساس استانداردهایی که در صنعت فولاد رواج دارند؛ روی تیرآهن پیاده‌سازی شوند. اگر مزایایی که برای این محصول بی‌رقیب عنوان کرده‌ایم توانسته شما را مجاب کند که در سازه خود از تیرآهن به جای اسکلت بتن استفاده کنید؛ بهتر است علاوه بر نکات مهم در خرید تیر آهن با مفهوم مقاومت در این محصول و عواملی که روی آن تاثیرگذار هستند نیز آشنا شوید.

تیرآهن بر مبنای چه استانداردهایی تولید می‌شود؟

اگر بخواهیم محصولی به نام تیرآهن را بر اساس استاندارد تولید طبقه‌بندی کنیم؛ به طور کلی 3 مدل تیرآهن در حال حاضر در بازار ایران فروخته می‌شود:

تیرآهن IPE: این محصول جزء پرفروش‌ترین زیرمجموعه‌های تیرآهن در بازار است و تقاضای زیادی در بورس فلزات سنگین برای خرید آن وجود دارد. اگر از کنار ساختمان‌های اسکلت فلزی که در مرحله اجرای اسکلت هستند عبور کرده باشید؛ حتما این تیرآهن‌ها را روی زمین دیده‌اید. بیشتر تولیدکنندگان تیرآهن در ایران، تولیدات خود را بر مبنای این استاندارد ساخته و روانه بازار می‌کنند.

تیرآهن INP: به این نوع تیرآهن گاهی در بازار تیرآهن اروپایی نیز گفته می‌شود. تیرآهن‌های INP از نظر شکل ظاهری تفاوت زیادی با تیرآهن‌های IPE ندارند؛ اما ضخامت بال آنها نسبت به تیرآهن‌های معمولی متفاوت است. در تیرآهن‌های اروپایی هر چقدر طول هر شاخه بیشتر شود؛ ابعاد بال تغییر کرده و ثابت نمی‌ماند.

تیرآهن IPB: در دسته آخر این شیوه طبقه‌بندی، محصولی به نام تیرآهن IPB جای دارد. دو تفاوت بین این محصول با تیرآهن‌های INP و IPE کاملا مشهود است. اولین تفاوت، طول بال‌هاست. طول بال در این محصول بیشتر از سایر انواع تیرآهن است. دومین تفاوت نیز شکل ظاهری آن است که شبیه به حرف انگلیسی H است. به همین خاطر گاهی به تیرآهن‌های IPB تیرآهن هاش نیز گفته می‌شود.

عوامل موثر بر مقاومت تیرآهن و تحمل بار آن

برای تعیین میزان مقاومت محصولی به نام تیرآهن باید میزان تحمل بار وارده به صورت کششی و یا فشاری آن را اندازه‌گیری کرد. این تحمل بار خودش تابعی از عوامل مختلف است. به دلیل اینکه استانداردهای مورد استفاده در این صنعت، اصلی‌ترین عامل تعیین‌کننده خواص و ویژگی‌های محصول هستند؛ برای تعیین میزان تحمل بار تیرآهن، بهترین معیار همین استانداردها می‌باشد.

از میان تمام محصولاتی که در بخش قبل به شما معرفی کردیم؛ تیرآهن‌های هاش به دلیل وزن بالاتر و بال‌ها و جان بزرگ‌تر، نسبت به دیگر انواع تیرآهن مقاومت بیشتری دارد. علاوه بر محصولاتی که معرفی کردیم؛ یک نوع تیرآهن دیگر نیز در بازار وجود دارد که آن را به نام تیرآهن لانه زنبوری می‌شناسند. این محصول به دلیل دارا بودن حفره‌هایی دایره‌ای شکل یا شش ضلعی در قسمت جان، از وزن کمتری برخوردار است و برای سازه‌هایی مناسب‌تر می‌باشد که در آنها نسبت میزان استحکام به وزن تیرآهن اهمیت دارد. با این وجود می‌توان از استاندارد ساخت و نیز وزن تیرآهن به عنوان دو فاکتور مهم و تاثیرگذار بر روی میزان مقاومت و تحمل بار محصول نام برد.

علاوه بر این دو عامل، عامل دیگری نیز وجود دارد که تاثیر زیادی بر روی مقاومت تیرآهن می‌گذارد. این معیار عناصر آلیاژی به کار رفته در محصول است. اگر نسبت این ترکیبات درست نباشد؛ یا از مواد اولیه بی‌کیفیت در ساخت استفاده شده باشد و یا میزان عنصر کرین در ترکیب شیمیایی تیرآهن کم باشد؛ نباید انتظار مقاومت و تحمل بار زیاد را از محصول داشته باشید.

انواع تیرآهن

در یک طبقه‌بندی دیگر، انواع تیرآهن بر اساس کاربرد آن در ساختمان به شرح زیر می‌باشد:

تیر اصلی یا شاه تیر

وظیفه اصلی شاه تیر، تحمل بار وارده به سقف است. این تیر را برای استقامت بیشتر به ستون متصل می‌کنند تا از این طریق بتوانند بارهای وارده به تیرچه را به ستون منتقل کنند. برای ساخت این بخش از سقف می‌توان به سه صورت تیرآهن بال پهن، تیرآهن معمولی با ورق تقویتی روی بال‌ها و یا جان و تیرآهن معمولی به صورت تکی یا جفت در سازه عمل کرد.

تیر فرعی یا تیرچه

تیرچه جزء تیرهای سبک محسوب می‌شود و بار وارده به سقف ساختمان را به تیر اصلی منتقل می‌کند. این تیرها را معمولا بر اساس استانداردهای IPE، INP و لانه زنبوری تولید می‌کنند. اگر قرار است سقف ساختمان از نوع مرکب و طاق ضربی ساخته شود؛ باید این تیرچه‌های فرعی را با فاصله 1 تا 1.5 متر از تیر اصلی کار گذاشت.

نعل درگاهی

این تیرها، تیرهایی هستند که در بالای قسمت‌های بازشو ساختمان مانند درب و پنجره استفاده می‌شوند و هدف از کاربرد آنها، حفظ ایستایی دیوارهایی آجری است که از درب و پنجره حمایت می‌کنند. حداقل میزان اتکای تیر نعل درگاهی در دو تکیه‌گاه طرفین حدودا ۲۰ سانتی‌متر می‌باشد. ضمن اینکه حتما باید بالشتک بتنی در مکان‌های تکیه‌گاهی قرار داشته باشد.

تیر لبه‌ای یا کناری

تیر لبه‌ای نقش کلاف‌بندی را در یک ساختمان بازی می‌کند و در اطراف ساختمان برای تحمل بار وارده به سقف و دیوارهای پیرامونی قرار می‌گیرد.

لاپه

این تیر نیز جزء تیرهای سبکی است که از نیمرخ‌های I و Z تهیه می‌شود. اصلی‌ترین وظایف لاپه در ساختمان‌های صنعتی، حمل بار پوشش‌های سبک است.

میزان مقاومت در سایزهای مختلف تیرآهن

همانطور که می‌دانید؛ تیرآهن محصولی است که بر اساس سایز نیز می‌توان آن را طبقه‌بندی کرد. پرمصرف‌ترین تیرآهن‌های سایز 14، 16 و 18 هستند که از نظر میزان مقاومت، تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند. در ادامه بیشتر در مورد میزان مقاومت در سایزهای مختلف تیرآهن صحبت می‌کنیم.

میزان مقاومت تیرآهن ۱۴ چقدر است؟

اینکه از بین تیرآهن‌های سایز مختلف، کدامیک برای ساختمان شما مناسب‌تر است؛ بستگی به ابعاد و تعداد طبقات دارد. سایز و میزان مقاومت در سایزهای مختلف تیرآهن، یکی از اصلی‌ترین عوامل موثر بر روی میزان تحمل وزن محصول است. تیرآهن سایز 14، به دلیل ابعاد کوچک‌تر، معمولا برای ساختمان‌های کم ارتفاع مانند خانه‌های 1 الی 2 طبقه مناسب است. هر چقدر تعداد طبقات ساختمان‌تان بیشتر شود؛ باید از تیرآهنی با سایز بزرگ‌تر استفاده کنید. برای مصارف دیگر مانند ساخت پایه‌های بویلر صنعتی نیز می‌توانید از این نوع تیرآهن استفاده کنید. به طور کلی تیرآهن سایز 14 از جمله تیرآهن‌های سبکی است که با آلیاژهایی نظیر ST37، ST52 و ST44 تولید می‌شود. تنوع در آلیاژ مورد استفاده در تولید این محصول، باعث تعدد در تعداد کاربردهای آن شده است.

میزان مقاومت تیرآهن ۱6 چقدر است؟

مقاومت، فاکتوری وابسته به سایز تیرآهن است. بنابراین یکی از اصلی‌ترین نکات مهم در خرید تیر آهن توجه به سایز و میزان مقاومت مورد انتظار از محصول می‌باشد. بر همین اساس می‌توان گفت که تیرآهن سایز 16 مقاوم‌تر از تیرآهن سایز 14 است و قادر است بهتر نیروهای برشی و لنگر خمشی را در ساختمان تحمل کند. این ویژگی باعث می‌شود که از تمرکز تنش و تخریب تا حدود زیادی جلوگیری شود. اگر قصد ساخت ستون، خرپا، نعل، تیر پوشش سقف و پل‌های لانه زنبوری را دارید؛ حتما تیرآهن سایز 16 بخرید. میزان تحمل بار این محصول، نسبت به وزن خود، بسیار مناسب است و در مقاوم‌سازی ساختمان نقش مهمی را ایفا می‌کند. گرچه خواص مکانیکی این سایز تیرآهن نسبت به تیرآهن‌هایی با سایز کوچک‌تر بهتر است؛ اما فراموش نکنید که به همان میزان نیز از قیمت بالاتری برخوردار می‌باشد.

میزان مقاومت تیرآهن ۱8 چقدر است؟

اکثر افراد هنگامی که صحبت از مقاومت تیرآهن می‌شود؛ ناخودآگاه ذهن‌شان به سمت تیرآهن 18 می‌رود. این ذهنیت کاملا صحیح است. چرا که تیرآهن سایز 18، یکی از مقاوم‌ترین تیرآهن‌های بازار است و هر شاخه از آن بیش از 220 کیلوگرم وزن دارد. وزن بالای این محصول در کنار مقاومت بالا، دو عاملی هستند که تیرآهن 18 را به یکی از پرفروش‌ترین‌ مقاطع فولادی تبدیل کرده‌اند. از آنجایی که وزن این سایز تیرآهن بالاست؛ برای ساخت سازه‌های کم ارتفاع، استفاده از آنها به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود. چرا که این وزن بالا خودش عاملی برای بر هم زدن تعادل و کنترل وزن سازه است. از طرفی از آنجایی که تیرآهن 18، نسبت به تیرآهن 14 گران‌تر است؛ بهتر است برای سازه‌های 1 الی 2 طبقه، از همان سایز 14 استفاده شود که هم ایمن‌تر است و هم هزینه ساخت را بدون دلیل بالا نمی‌برد.

میزان مقاومت تیرآهن لانه زنبوری چقدر است؟

اگر هدف‌تان کاهش وزن ساختمان است؛ می‌توانید از این نوع تیرآهن که وزن کمتری دارد استفاده کنید. برای ساخت تیرآهن لانه زنبوری، تیرها را به صورت طولی برش دارد و سپس به هم جوش می‌دهند. به این ترتیب حفره‌هایی در طول تیرآهن ایجاد شده که برای عبور سیم‌های برق و لوله‌ها مناسب است. اما از نظر میزان مقاومت چطور؟ آیا تیرآهن‌های لانه زنبوری تفاوتی از نظر میزان مقاومت با تیرآهن‌های معمولی دارند؟ در ادامه این موضوع را به صورت دقیق بررسی می‌کنیم.

تفاوت تیرآهن لانه زنبوری و تیرآهن معمولی از نظر میزان مقاومت

استفاده از تیرآهن‌های لانه زنبوری، موجب افزایش مقاومت خمشی تیر می‌شود. به همین خاطر این محصول بیشتر در صنعت پل‌سازی و اجرای پروژه‌های عمرانی کاربرد دارد. یکی از اصلی‌ترین دلایلی که موجب می‌شود میزان مقاومت برشی تیرآهن‌های لانه زنبوری نسبت به تیرآهن‌های معمولی کمتر شود؛ عملیات جوش‌کاری که برای تولید انجام شده و سوراخ‌های شش ضلعی است که روی بدنه محصول ایجاد می‌شود. بنابراین به طور کلی، میزان مقاومت این مدل از تیرآهن‌ها، نسبت به تیرآهن‌های معمولی کمتر است.

نحوه محاسبه مقاومت تیرآهن

حتما تا کنون متوجه شده‌اید که عواملی مختلفی روی میزان مقاومت تیرآهن تاثیرگذار است. از مشخصات فنی و ابعاد گرفته تا ماده اولیه مورد استفاده برای ساخت، همگی عوامل مهمی در شکل‌گیری میزان مقاومت محصول هستند. اگر تیرآهن را مطابق با استانداردهای صنعت تولید کنند؛ با استفاده از فرمول وزن و محاسبات کوتاهی می‌توان میزان مقاومت خمشی آن را محاسبه کرد. میزان تحمل بار تیرآهن را نیز با کمک جدول محاسبه مقاومت تیرآهن می‌توان به دست آورد. به طور کلی به هر ساختمانی می‌تواند دو نوع بار یا نیروی مختلف به صورت محوری و یا جانبی وارد شود. مقاومت خمشی تیرآهن، مقاومتی است که در جذب و انتقال این نیروها نقش مهمی دارد. بنابراین شما با اطلاع از میزان مقاومت خمشی محصول می‌توانید حدس بزنید که ساختمان چقدر در جذب و انتقال بار کارآمد است. البته روش‌های دیگری نیز برای افزایش طول عمر تیرآهن وجود دارد که یکی از مهم‌ترین آنها استفاده از رنگ‌های ضد اکسیداسیون می‌باشد.

آیا تیرآهن دست دوم نیز مقاومت خوبی دارد؟

تیرآهن یک فرآورده فولادی بسیار مقاوم است که حتی دست دوم آن نیز مقاومت مطلوبی داشته و در برخی شرایط قابل استفاده مجدد است. البته تیرآهن‌هایی که بعد از تخریب ساختمان، از اسکلت آن جداسازی می‌شوند؛ از نظر میزان استقامت، قابل مقایسه با تیرآهن‌های نو نیستند و قیمت پایین‌تری نیز دارند. به همین خاطر توصیه می‌شود تا جای ممکن سعی کنید اصلا از این محصولات استفاده نکنید.