تیرآهن چیست؟ انواع تیرآهن، مشخصات و کاربرد هرکدام
فهرست مطالب
تیرآهن چیست و چه کاربردی دارد؟
بررسی تاریخچه ظهور تیرآهن
تیرآهن چیست؟
آشنایی با روش تولید تیرآهن
انواع استاندارد تیرآهن
تیرآهن CNP یا لانه زنبوری
تیرآهن چیست و چه کاربردی دارد؟
تیراهن یک نوع پروفیل است که وظیفه‌‌ی آن تحمل تنش‌هایی که در اثر برش ایجاد می‌شود است. این مقطع فولادی باید تحمل مناسبی در برابر نیروی لنگر خمشی داشته باشد. عمده استفاده‌ی تیرآهن در صنعت ساختمان سازی است. برای تولید این نوع از مقاطع فولادی از نورد گرم استفاده می‌شود. در ادامه به تاریخچه پیدایش تیرآهن می‌پردازیم:
بررسی تاریخچه ظهور تیرآهن
در سال‌های 1730 و 1830 اختراعات گسترده‌ای در زمینه راه آهن در بریتانیا ایجاد شد. این امر سبب شد تا انگلستان در صدر تجارت و صنعت قرار گیرد. سپس شکلی از فلزات شامل آهن، چدن و فولاد شناخته شد. از این محصولات فلزی در ساخت دروازه‌ها، نرده‌ها و درب منازل استفاده می‌شد.
فولاد و تیرآهن‌های فولادی در سال 1837 به تدریج به یک ماده اصلی برای ساخت و ساز تبدیل شدند و آهن به عنوان جایگزین مناسبی برای چوب معرفی شد. تولید وسایلی همچون ماشین آلات نساجی، ریخته گری و کوره های پخت و پز با استفاده از این مقاطع فولادی انجام شد؛ اما با گذشت کمی زمان آهن هم شکست خورد و از رونق افتاد. در این زمان، فولاد با تولید تیرآهن سهم بازار را در دست گرفت و نقش خود را در صنعت پیدا کرد. بعد از این اتفاق رونق فولاد بیش از قبل بود و محصولات گوناگونی با استفاده از آن ساخته می‌شد.
در سال 1855 دوران مدرن ساخت تیر آهن‌های فولادی توسط هنری بسمر مخترع انگلیسی که روش‌های تولید جدید را ایجاد کرد، آغاز شد. در این زمان بسمر شروع به کار کرد و مجوز ساخت تیرآهن‌های فولادی مقرون به صرفه را دریافت کرد.این موضوع باعث شد که استفاده از تیرآهن بیشتر از قبل مورد توجه قرار بگیرد.
در سال 1872 یک آتش سوزی در انباری در جنوب غربی شهر شیکاگو، باعث از بین رفتن ساختمان‌های چوبی و نامناسب شدن بافت شهری شد. در آن زمان، آتش سوزی بزرگی که رخ داده بود خسارات زیادی به بار آورد. به همین دلیل نیاز به یک بازسازی بزرگ در آن منطقه احساس شد که به دنبال آن مصالح ساختمانی غیر قابل احتراق می‌توانست از اتش سوزی‌های مهم جلوگیری کند. با گسترش و رشد شهرنشینی و کمبود فضا برای ساخت و ساز، شیکاگو شروع به ساخت ساختمان‌های بلند کرد و این کار منجر به رشد سازه‌های ساختمانی شد و کم کم تیرآهن بازار خود را گسترش داد.
تیرآهن چیست؟
تیرآهن یک مقطع فولادی است که اغلب به شکل H و I از آلیاژهای مختلفی ساخته می‌شود. به بخش اصلی و میانه تیرآهن جان و به لبه‌ها و کناره ی آن بال می گویند. از تیرآهن برای اسکله سازی، پل سازی، کشتی سازی و ماشین سازی استفاده می‌شود. در مورد تیرآهن باید گفت که استفاده گسترده و کاربری بالای آن باعث شده است که قیمت تیرآهن یکی از اصلی ترین مولفه‌ها در هنگام خرید باشد. استفاده از تیرآهن در ساختمان سازی بیشتر از سایر صنایع کاربرد دارد.در ادامه با فرایند تولید و انواع استاندارد تیرآهن آشنا می شویم.
آشنایی با روش تولید تیرآهن
فرض کنید می‌خواهید تیرآهنی را با مقطع H در اختیار دارید. در مرحله اول از تولید تیرآهن، فولاد خام در یک کوره بزرگ گرم می‌شود و سپس از غلتک نورد اولیه عبور داده می‌شود. در ادامه فولاد خام، از غلتک‌های میانی، افقی و لبه دهنده عبور می‌کند. کاهش لبه‌های فولاد خام و ضخامت باله‌های ان در نورد اصلی و میانی صورت می‌گیرد. برای تولید تیرآهن H به علت داشتن ارتفاع داخلی از نورد افقی عبور داده می‌شود. در ادامه به روند تولید تیرآهن‌های مختلف می‌پردازیم:
روش تیرآهن نوردی
ابتدا شمش‌های فولادی در کوره‌هایی با دمای بین 1000 تا 1300 درجه آماده سازی می‌شوند. این مرحله را پیش گرمایش می‌گویند و بعد از رسوب زدایی در مرحله نورد گرم، با عبور از چندین غلطک به آن شکل داده می شود و تحت فشار قوی آب قرار می‌گیرند. در نهایت سطح مقطع فولادی صاف و صیقلی می شود و به طول استاندارد برش داده می شود.
تولید تیرآهن اکسترود
برای تولید این نوع تیرآهن به وسیله فولاد ذوب شده، از دستگاه اکسترود، طی فرایند اکستروژن استفاده می شود. فرایند اکستروژن بدین صورت است که در ابتدا بیلت‌های استوانه ای شکل گرم می شوند و بعد از رسیدن به گرمای مطلوب وارد مخزن دستگاه پرس شده و با پیستون به داخل قالب فشرده می شوند، سپس تیرآهن اکسترود شده از قالب خارج می شود.
تیرآهن جوش داده شده
برای تولید تیراهن‌های جوش داده شده از ورق های فلزی استفاده می‌ود. این ورق‌ها در مشخصات معین بریده می شود و جوش داده می شود و در نهایت تیرآهن جوش داده شده تولید می شود.
تیرآهن پرچ شده
برای تولید تیرآهن پرچ، ورق های فلزی بریده می شوند، یک سری سوراخ روی قطعات فولادی تعبیه می شود سپس توسط پرچ ها در کنار هم نگه داشته می شوند.
انواع استاندارد تیرآهن
تیرآهن بر اساس استاندارد به چهار دسته زیر تقسیم می شود.
- تیرآهن IPB
- تیرآهن INP
- تیرآهن IPE
- تیرآهن لانه زنبوری CNP
تیرآهن IPE
یک تیرآهن I شکل است که با استاندارد (I Profile Eroeenne) IPE ساخته می شود. این مدل به تیرآهن اروپایی نیز معروف است و بیشتر در کشور های اروپا و ایران تولید می شود. در تیرآهن های IPE ضخامت بال ها کاملا یکنواخت و ثابت است. بیشترین استفاده از این نوع تیرآهن در پوشش سقف ها، ساخت تیرآهن لانه زنبوری، خرپا و ستون ها می باشد.
تیرآهن INP
یک تیرآهن I شکل است که در ابتدا ضخامت بال آن ها نازک بوده و در انتها به تدریج ضخیم می شود. تفاوت INP با IPE تنها در ضخامت بال می‌باشد. این تیرآهن بیشتر مطابق با استانداردهای چین و روسیه تولید می شود. از کاربردهای تیرآهن INP می توان به استفاده از آن در سازه های مرتفع اشاره کرد.
تیرآهن IPB یا H
یک تیرآهن به شکل H انگلیسی می باشد که از دو بال پهن و یک جان تشکیل شده است و دارای مقاومت بسیار بالایی است. استانداردهای تولیدی تیرآهن هاش معمولا ST37،ST44 و ST52 است. تیرآهن هاش به دو مدل تیرآهن هاش سبک (IPBL) و تیرآهن هاش سنگین (IPBV) تقسیم می شود. تیرهاش سبک نسب به تیر هاش سنگین، ضخامت بال کمتری دارد. در سازه هایی که نیاز به مقاومت بالا دارند از تیر هاش سنگین استفاده می شود زیرا دارای ضخامت بیشتری است. از تیرآهن IPB علاوه بر صنعت ساختمان سازی، در پل سازی، اسکله سازی، پالایشگاه، کشتی سازی، سدسازی استفاده می شود.
تیرآهن CNP یا لانه زنبوری
یک تیرآهن به شکل I می باشد که دارای برش های ذوزنقه در طول جان است. به همین منظور به آن تیرآهن لانه زنبوری می گویند. تیرآهن لانه زنبوری از تیرآهن IPE به دست می آید که به دلیل حفره های شبکه ای که در جان خود دارد دارای وزن سبکی است. روند ساخت بدین صورت است که توسط شابلون روی جان تیرآهن خطوط شش ضلعی ترسیم شده و برش داده می شود، سپس دندانه های بالا و پایین را با دقت رو به روی هم قرار داده و از هر دو طرف آن را جوشکاری می کنند، برای اتصال دو نیمه بریده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک استفاده می شود، این جوش باید به صورت بی نقص، خوب، سریع و مقرون به صرفه باشد.
روش های ساخت تیرآهن لانه زنبوری
ساختن تیرهای لانه زنبوری به روش های برش برنول، برش کوپال، برش پانیر و برش لتیسکا انجام می شود:
- برش برنول: این روش در واقع به صورت گرم انجام می شود به صورتی که کارگر ماهر با شعله بنفش قوی گاز استیلن و اکسیژن به وسیله لوله برنول انجام می دهد.
- برش کوپال: به وسیله دستگاه های قطع کن سنگین که مجهز به گیوتین مخصوص هستند، تیرآهن را به شکل سرد در امتداد خط منکسر قطع می کند.
- روش پانیر: ابتدا باید تیر لانه زنبوری را ترسیم کرده و نمای طولی آن را کشیده به گونه ای که ارتفاع آن باید 1.5 برابر ارتفاع تیرآهن اولیه باشد، سپس خط آکس و دو خط کمکی افقی به تناوب خطوط عمودی مطابق استاندارد انجام شود.
- روش لیتسکا: در این روش نمای طولی آهن با ارتفاع محاسبه می شود.
از تیرآهن CNP در ساختمان سازی بالاخص در بخش هایی از ساختمان که نیاز به عبور دادن تاسیسات، لوله ها و سیم برق است استفاده زیادی می شود. از دیگر کاربردهای تیرآهن لانه زنبوری می توان به ساخت سقف پارکینگ، راه‌پله، پل‌سازی، استفاده در دهانه‌های مهاربندی نشده، طراحی قاب های خمشی اشاره کرد. در اینجا در خصوص تیرآهن، استاندارد های تیرآهن و کاربرد های آن به صورت مختصر صحبت کردیم شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما در ارتباط باشید.