امروزه مقاطع فولادی در صنعت ساختمان‌سازی کاربردهای زیادی دارند که یکی از این مقاطع پرکاربرد، تیرآهن ها هستند. نقش اصلی تیرآهن در صنایع، تحمل بار در سازه‌های فولادی، قاب‌ها و همچنین شاسی‌های کف است بدون اینکه خمش و پیچش اتفاق بیفتد. بنابراین برای بهینه بودن در کاربرد، توجه به شاخصه‌های فیزیکی تیرآهن بسیار اهمیت دارد. در این مقاله سعی کرده‌ایم با تفاوت تیرآهن معمولی با تیرآهن هاش، شما عزیزان را در انتخاب و خرید تیرآهن مورد نیاز خود یاری دهیم. لذا شما می‌توانید با مراجعه به وب سایت آهن نجومی و ورود به بخش کارشناسان، نسبت به دریافت اطلاعات و استعلام قیمت روز تیرآهن اقدام کنید.
تیرآهن چیست؟
تیرآهن‌ها نیز همانند اکثر مقاطع فولادی بر اساس شکل ظاهری نامگذاری می‌شوند. به طورکلی تیرآهن به صورت یک جان در وسط، به صورت عمودی و دو بال افقی در بالا و پایین که عمود بر جان هستند، تولید می‌گردند که حاصل آن مقطعی به شکل حرف I در زبان انگلیسی است.
تیرآهن با توجه به اندازه ارتفاع بال‌ها، ضخامت و عرض جان، زاویه‌ای که جان و بال با هم می‌سازند و نیز فاصله بال‌ها از یکدیگر به انواع گوناگونی تقسیم شده و همچنین کاربردهای گوناگونی دارد. این محصول فلزی، از نورد گرم اسلب یا شمش فولادی ساخته می‌شود. کارخانه Bethlehem به عنوان نخستین شرکت تولیدکننده تیرآهن هاش، این اختراع مهم و ویژه را در لوگوی خود ثبت کرده است.
انواع تیرآهن
این مقاطع فولادی، شامل دو گروه تیرآهن معمولی یا I شکل و تیرآهن هاش یا تیرآهن بال پهن است. نوع هاش آن خود به سه دسته تقسیم می‌شود. عبارتند از: تیرآهن هاش سبک (HEA)، تیرآهن هاش سنگین (HEB) و تیرآهن هاش فوق سنگین (HEM).
تفاوت تیرآهن معمولی و تیرآهن هاش از نظر هندسی یا شکل ظاهری
بال‌های تیرآهن معمولی، عرض کمتری دارند و مقطع فولادی کاملا به شکل I انگلیسی در می‌آید. در حالیکه عرض بال‌ها با عرض جان در تیرآهن هاش یا بال پهن، برابر بوده و به صورت H انگلیسی تولید می‌شود. در واقع، در تیرآهن هاش به دلیل اینکه عرض بال‌ها نسبت به نوع معمولی پهن‌تر است، به تیرآهن بال پهن معروف شده است. همچنین ضخامت بال‌های تیرآهن هاش نسبت به نوع معمولی بیشتر می‌باشد.
تفاوت تیرآهن معمولی با تیرآهن هاش از نظر استحکام و کاربرد طولی
سطح مقطع تیرآهن هاش بزرگتر از نوع معمولی تیرآهن است. به همین دلیل در برابر نیروهای خمشی استحکام و مقاومت بالایی دارد. در نتیجه از تیرآهن هاش در طول‌های بیشتری نسبت به تیرآهن معمولی می‌توان استفاده کرد. همچنین طول حداکثری که برای تیرآهن معمولی قابل استفاده است 30 متر و برای تیرآهن هاش 100 می‌باشد.
تیرآهن هاش به دلیل دو خصوصیتی که به طور همزمان دارد، یعنی قابلیت استفاده در طول زیاد و تنش بالا، کاربردهای وسیعی از جمله به عنوان ستون در سازه‌های فولادی صنایع مختلف را داراست.
برخی از کاربردهای تیرآهن هاش عبارتند از:
- صنایع ساختمان (در بلندمرتبه سازی و پروژه‌های عظیم)
- سدسازی
- راه‌سازی (پل)
- ساخت ماشین آلات سنگین
فرآیند نورد تیرآهن معمولی و تیرآهن هاش
فرآیند نورد تیرآهن به دو روش تقسیم می‌شود. بر اساس نوع مواد مورد استفاده، یعنی فرم‌های H شکل و اسلب‌های مستطیلی، متفاوت خواهد بود. اگر از فرم‌های H شکل به عنوان مواد اولیه استفاده شود، به دلیل شباهت زیاد این مواد به محصول تولید شده، فرم‌دهی محصول به طور یکنواخت انجام می‌گیرد. در صورتی که اگر از اسلب مستطیلی استفاده شود، محصولات سنگین‌تر با سایزهای متفاوت قابل تولید هستند. در نتیجه روش استفاده از اسلب، امروزه بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. هرچند که این فرآیند در فرم‌دهی نسبت به روش قبلی مزیتی ندارد. چرا که برای شکل‌دهی میزان بالایی نورد لازم است.
در فرآیند نورد تیرآهن، عرض آن افزایش پیدا می‌کند که با توجه به ابعاد محصول، رسیدن به عرض مشخص ضروری است. به همین دلیل برای تولید محصولات با ابعاد مختلف، استفاده از روش‌های آماده‌سازی اسلب مهم و لازم می‌باشد. شایان ذکر است که اگر در این روش، اسلب فولادی در حین نورد به طور دقیق هدایت نشود، منجر به ایجاد ضخامت نامتعادل در بال می‌گردد. در مرحله آخر نورد، برش محصول انجام می‌گیرد که معمولا طبق استاندارد، در شاخه‌های 12 متری برش داده می‌شوند. روش تولید تیرآهن هاش فولادی نیز به همین صورت و به کمک نورد گرم انجام می‌گیرد.
چالش اصلی در تولید تیرآهن معمولی و تیرآهن هاش
یک چالش اساسی در تولید این مقاطع، ایجاد تنش داخلی است. به دنبال آن احتمال ایجاد خمیدگی جان تیرآهن در هنگام کشش وجود دارد. در واقع علت این امر اختلاف دما در حین فرآیند نورد و دمای محیط است. در حال حاضر، مهندسین روش‌هایی برای حل این مشکل ابداع کرده‌اند که امکان استفاده از فن آوری‌های جدید برای نورد جان و عرض تیرآهن، با اندازه دلخواه و تنظیمات سفارشی، با استفاده از تکنولوژی کنترل دمایی را فراهم کرده است.
روش دیگری برای تولید تیرآهن هاش نیز استفاده می‌شود. در آن پس از قرار دادن شمش فولادی در صفحه گرمایشی کوره، به وسیله دو غلتک فشاری شمش‌ها به هم فشرده می‌شوند و غلتک سایزکننده مشخصا برای لبه‌دهی نورد به کار می‌رود. در مرحله بعد شمش فولادی به ضخامت مورد نظر تبدیل و در نهایت ارتفاع جان با استفاده از نورد فشاری توسط غلتکهای قابل تنظیم تولید می‌شود.
انواع استاندارد تیرآهن معمولی و تیرآهن هاش
استانداردهای مورد استفاده در تیرآهن به دو دسته IPE و INP تقسیم می‌شوند. این دو استانداردها از لحاظ هندسی تفاوت‌هایی دارند. استانداردی که در ایران تولید و مصرف می‌شود، استاندارد IPE می‌باشد اما استاندارد INP در ایران مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. همچنین باید گفت که نوع سبک و سنگین تیرآهن‌های هاش کاربرد بیشتری دارند اما نوع فوق سنگین آن در ایران کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و تفاوت این سه دسته از تیرآهن هاش در ضخامت جان آنها است.
جدول اشتال تیرآهن معمولی و هاش
در جدول اشتال تیرآهن، جدول وزنی و استاندارد ابعادی دقیق این مقاطع آمده است. این دو نوع تیرآهن هردو با سایز جان آنها که برحسب میلیمتر یا سانتیمتر است، شناخته می‌شوند. بر اساس مشخصات ارائه شده در جدول اشتال، تیرآهن‌های معمولی سایزی بین 8 تا 60 سانتیمتر داشته و تیرآهن هاش دارای سایز 10 تا 100 سانتیمتر است. مقایسه قیمت این دو تیرآهن نشان می‌دهد که قیمت تیرآهن هاش با توجه به اینکه اکثر محصولات آن وارداتی می‌باشد، گران‌تر از قیمت تیرآهن معمولی است.
سخن پایانی
همانطور که در این مقاله گفته شد؛ وظیفه اصلی تیرآهن، تحمل تنش‌های حاصل از نیروی برشی و لنگر خمشی است. عمده استفاده از تیرآهن در صنعت ساختمان‌سازی می‌باشد و به عنوان یک سازه فلزی پرکاربرد، در انواع مختلف، بسته به وظایف و نقشی که دارد، استفاده می‌شود. از این رو سعی شده در این مقاله شما را با دو نوع تیرآهن معمولی و هاش آشنا کنیم تا شما را در انتخاب محصول مناسب راهنمایی کرده باشیم. برای شناخت بیشتر و سفارش محصول مورد نظر می‌توانید به وب سایت آهن نجومی مراجعه کنید.
