کاربرد انواع تیرآهن

انواع تیرآهن

تیرآهن‌ها به عنوان یکی از اصلی‌ترین اجزای سازه‌های فلزی انواع مختلفی دارند که هر کدام بسته به نوع طراحی و نیاز ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه، به انواع متداول تیرآهن پرداخته می‌شود:

 1. تیرآهن IPE (استاندارد اروپا)
این نوع تیرآهن که به تیرآهن معمولی نیز معروف است، دارای سطح مقطع I شکل با بال‌هایی صاف و عرض ثابت است. این نوع بیشتر در ایران و اروپا تولید و استفاده می‌شود.

2. تیرآهن INP (استاندارد چین و روسیه)
تیرآهن INP نیز به شکل I تولید می‌شود، اما بال‌های آن ضخامت کمتری دارند و در طول تیر به تدریج نازک‌تر می‌شوند. این نوع تیرآهن در سازه‌های صنعتی و پروژه‌هایی که نیاز به پایداری کمتر دارند، کاربرد دارد.

3. تیرآهن IPB (تیرآهن بال پهن یا هاش)
تیرآهن بال پهن یا هاش (H) سطح مقطعی شبیه H دارد و به سه دسته سبک (HEA)، سنگین (HEB) و فوق سنگین (HEM) تقسیم می‌شود. این نوع تیرآهن به دلیل بال‌های پهن‌تر، پایداری بیشتری در برابر فشار و خمش دارد و در سازه‌های بلند و سنگین استفاده می‌شود.

 4. تیرآهن لانه زنبوری (CPE)
این نوع تیرآهن با برش و جوش دادن تیرآهن‌های معمولی ساخته می‌شود و دارای حفره‌های شش‌ضلعی در طول آن است که باعث کاهش وزن تیرآهن می‌شود. تیرآهن‌های لانه زنبوری برای تحمل بارهای کمتر و ساخت پل‌ها و سقف‌های سبک مناسب هستند.

 5. تیرآهن دوبل (Double Beam)
این نوع تیرآهن از ترکیب دو تیرآهن معمولی یا بال پهن به صورت موازی تشکیل می‌شود و به کمک صفحات فلزی به هم متصل می‌گردد. این روش باعث افزایش مقاومت تیر می‌شود و برای سازه‌هایی که نیاز به تحمل بارهای سنگین دارند، مناسب است.

 6. تیرآهن‌ Z (زد)
این تیرآهن دارای سطح مقطعی به شکل Z است و به دلیل طراحی خاص، در سازه‌هایی مانند سقف‌های شیب‌دار و قفسه‌بندی‌ها کاربرد دارد.

طول تیرآهن چقدر است؟

طول استاندارد تیرآهن معمولاً **6 متر** و **12 متر** است. این دو طول، اندازه‌های رایج در بازار هستند و برای کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تیرآهن‌های 12 متری بیشتر در سازه‌های بزرگ و سنگین مانند ساختمان‌های چندطبقه و پل‌ها استفاده می‌شوند، در حالی که تیرآهن‌های 6 متری برای پروژه‌های سبک‌تر و کوچک‌تر کاربرد دارند.

البته در صورت نیاز به طول‌های متفاوت، می‌توان تیرآهن‌ها را برش داد یا به صورت سفارشی تولید کرد.
معرفی سایز انواع تیرآهن
تیرآهن‌ها در سایزهای مختلفی تولید می‌شوند که هر سایز نشان‌دهنده ارتفاع جان تیرآهن است و کاربردهای خاص خود را دارد. اندازه‌های تیرآهن به طور معمول از **سایز 10** شروع و تا **سایز 60** ادامه می‌یابند. در زیر، اندازه‌های رایج و کاربرد آن‌ها بررسی شده است:

 سایزهای متداول تیرآهن IPE و INP
- **سایز 10 تا 16**: این سایزها بیشتر برای ساختمان‌های کوچک و پروژه‌های سبک استفاده می‌شوند.
- **سایز 18 تا 27**: این سایزها برای ساختمان‌های متوسط و نیمه‌سنگین به کار می‌روند و می‌توانند بارهای معمولی را تحمل کنند.
- **سایز 30 و بالاتر**: این سایزها برای سازه‌های سنگین و بزرگ مانند برج‌ها، پل‌ها و سوله‌ها استفاده می‌شوند.

### سایزهای تیرآهن بال‌پهن (IPB یا H)
- **HEA (سبک)**، **HEB (سنگین)** و **HEM (فوق سنگین)**: این تیرآهن‌ها که با سطح مقطع H شناخته می‌شوند، معمولاً از سایز 100 تا 1000 تولید می‌شوند و برای تحمل بارهای سنگین و ایجاد پایداری بیشتر در سازه‌های بزرگ و صنعتی به کار می‌روند.

### سایزهای رایج تیرآهن لانه زنبوری (CPE)
تیرآهن‌های لانه زنبوری معمولاً با سایزهای 14، 16، 18، 20 و 22 تولید می‌شوند. سایز این تیرآهن‌ها نیز بسته به اندازه و نوع پروژه انتخاب می‌شود و در سازه‌هایی که نیاز به کاهش وزن دارند کاربرد دارد.

### جدول سایزهای معمول تیرآهن IPE و کاربرد آن‌ها

سایز و نوع تیرآهن بر اساس نیازهای سازه، نوع بارگذاری و ابعاد پروژه انتخاب می‌شود.

چگونه سایز تیرآهن مورد نیاز در سازه مشخص می شود؟

انتخاب سایز مناسب تیرآهن در یک سازه نیاز به بررسی عوامل مختلفی دارد. این عوامل به گونه‌ای تعیین می‌شوند که تیرآهن توانایی تحمل بارها و نیروهای وارد شده به سازه را داشته باشد. روش‌های محاسبه و تعیین سایز تیرآهن مورد نیاز در سازه به طور کلی به صورت زیر است:

### 1. **بارگذاری و تحلیل سازه**
ابتدا نوع و میزان بار وارد بر تیرآهن‌ها محاسبه می‌شود. بارهای وارد شده می‌توانند شامل:
- **بارهای زنده** (مانند وزن افراد، وسایل و تجهیزات)
- **بارهای مرده** (وزن سازه و مصالح به کار رفته)
- **بارهای محیطی** (باد، زلزله، برف و غیره) باشند.

این بارها توسط مهندس سازه و با استفاده از آیین‌نامه‌های محلی و استانداردهای بین‌المللی مانند **مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ایران** محاسبه می‌شوند.

### 2. **نوع و اندازه دهانه‌ها**
طول دهانه‌ای که تیرآهن باید پوشش دهد، در انتخاب سایز بسیار تأثیرگذار است. دهانه‌های بلندتر به تیرآهن‌های با سایز و مقاومت بیشتر نیاز دارند.

### 3. **تحلیل تنش و خمش تیرآهن**
برای اطمینان از اینکه تیرآهن انتخاب شده می‌تواند بارهای وارد شده را تحمل کند، باید تنش و خمش مجاز تیرآهن محاسبه شود. این تحلیل به وسیله نرم‌افزارهای تحلیل سازه مانند **SAP2000**، **ETABS** یا **STAAD.Pro** انجام می‌شود. نتایج این تحلیل‌ها شامل:
- **تنش خمشی**: تیرآهن باید تحمل لازم برای خم شدن بدون شکستن یا تغییر شکل شدید را داشته باشد.
- **تنش برشی**: برای تحمل نیروهای برشی که در نقاط تکیه‌گاهی ایجاد می‌شود.
- **افتادگی مجاز (Deflection)**: میزان خم شدن تیرآهن تحت بار باید در حد مجاز باشد تا سازه دچار افتادگی نشود.

### 4. **محاسبه و انتخاب بر اساس جداول اشتال**
جداول استاندارد **اشتال (Stahl)** یا **جداول آیین‌نامه‌ای**، اطلاعاتی درباره ویژگی‌های مختلف تیرآهن‌ها مانند مقاومت خمشی، مقاومت برشی و خیز مجاز ارائه می‌دهند. این جداول به مهندسان کمک می‌کنند تا سایز مناسب تیرآهن را با توجه به بارها و تنش‌های محاسبه شده انتخاب کنند.

### 5. **نوع و کاربری سازه**
نوع سازه (مسکونی، صنعتی، تجاری یا پل) نیز در انتخاب سایز تیرآهن تأثیر دارد. به طور مثال:
- **سازه‌های مسکونی** ممکن است از تیرآهن‌های سبک‌تر مانند IPE با سایزهای متوسط (14 یا 16) استفاده کنند.
- **سازه‌های صنعتی و پل‌ها** اغلب از تیرآهن‌های بال پهن (H) یا تیرآهن‌های سنگین‌تر با سایزهای بزرگ (مثلاً 30 و بالاتر) استفاده می‌کنند.

### 6. **مشاوره با مهندسین طراح و استفاده از نرم‌افزارهای سازه‌ای**
معمولاً مهندسین طراح سازه، بر اساس محاسبات و تحلیل‌های انجام شده، سایز نهایی تیرآهن را مشخص می‌کنند و از نرم‌افزارهای مهندسی مانند **AutoCAD Structural Detailing** و **Tekla Structures** برای ترسیم دقیق و تحلیل سازه‌ای استفاده می‌کنند.

### مثال ساده:
برای دهانه‌ای به طول 5 متر در یک ساختمان مسکونی با بار معمولی، ممکن است تیرآهن **IPE 14** مناسب باشد. اما برای دهانه‌ای با طول 10 متر و بارهای سنگین‌تر، نیاز به **IPE 20 یا IPB 20** خواهید داشت.

در نهایت، انتخاب سایز تیرآهن فرایندی تخصصی است که نیاز به محاسبات دقیق و مشورت با مهندسین سازه و استفاده از ابزارهای حرفه‌ای دارد.

کاربرد انواع سایز تیرآهن 

تیرآهن‌ها در سایزهای مختلفی تولید می‌شوند و هر سایز کاربرد خاصی در سازه‌ها دارد. انتخاب سایز تیرآهن به عواملی مانند نوع سازه، وزن بار، و طول دهانه بستگی دارد. در زیر به برخی از سایزهای متداول تیرآهن و کاربردهای آن‌ها پرداخته شده است:

### 1. **تیرآهن سایز 10 تا 12**
- **کاربرد:** برای سازه‌های سبک و ساختمان‌های کوچک استفاده می‌شود. این سایزها معمولاً برای ایجاد قاب‌بندی‌های سبک، سقف‌ها و ساخت اسکلت‌های کوچک به کار می‌روند.
- **ویژگی:** این تیرآهن‌ها به دلیل وزن کم و ظرفیت باربری محدود، مناسب سازه‌های سبک هستند و در ساختمان‌های مسکونی کم‌طبقه و فضاهای داخلی استفاده می‌شوند.

### 2. **تیرآهن سایز 14**
- **کاربرد:** یکی از سایزهای رایج در ساختمان‌های مسکونی و نیمه‌سنگین است. در ساخت تیرها و ستون‌های کوچک، قاب‌بندی دیوارها و سقف‌ها به کار می‌رود.
- **ویژگی:** تیرآهن 14 به دلیل توان باربری متوسط، در بیشتر ساختمان‌های مسکونی معمولی به عنوان تیرهای فرعی و گاهی ستون‌های سبک کاربرد دارد.

### 3. **تیرآهن سایز 16**
- **کاربرد:** در سازه‌های مسکونی متوسط، تجاری و برخی سازه‌های نیمه‌صنعتی به کار می‌رود. برای ساخت ستون‌ها، تیرها، و برخی اعضای اصلی سازه استفاده می‌شود.
- **ویژگی:** سایز 16 توانایی باربری بیشتری دارد و در ساختمان‌های چند طبقه یا سازه‌های سبک صنعتی به عنوان اجزای اصلی به کار می‌رود.

### 4. **تیرآهن سایز 18**
- **کاربرد:** در ساختمان‌های تجاری، اداری و برخی سازه‌های صنعتی که نیاز به باربری بیشتری دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سایز تیرآهن به عنوان تیرهای اصلی و ستون‌ها در سازه‌های با دهانه‌های بزرگ‌تر استفاده می‌شود.
- **ویژگی:** سایز 18 به دلیل مقاومت بالاتر، مناسب ساختمان‌های با باربری متوسط تا سنگین است و در پروژه‌های چند طبقه به کار می‌رود.

### 5. **تیرآهن سایز 20**
- **کاربرد:** این تیرآهن در سازه‌های سنگین‌تر مانند ساختمان‌های چندطبقه، مراکز تجاری، و پارکینگ‌های طبقاتی استفاده می‌شود. این سایز تیرآهن برای دهانه‌های بزرگ و طبقات با بار زیاد مناسب است.
- **ویژگی:** تیرآهن سایز 20 به دلیل ظرفیت باربری بالا، انتخاب مناسبی برای سازه‌های سنگین و با تعداد طبقات بیشتر است.

### 6. **تیرآهن سایز 22 تا 24**
- **کاربرد:** برای پروژه‌های بزرگ‌تر مانند برج‌ها، پل‌ها، سوله‌های صنعتی و ساختمان‌های بزرگ تجاری به کار می‌رود. در سازه‌هایی با ارتفاع بالا و بار زیاد، تیرهای اصلی و ستون‌های بزرگ از این سایز استفاده می‌شوند.
- **ویژگی:** سایزهای 22 و 24 به دلیل مقاومت و ظرفیت باربری بسیار بالا، در سازه‌های سنگین و صنعتی که نیاز به استحکام بیشتری دارند، به کار می‌روند.

### 7. **تیرآهن سایز 27 و بالاتر**
- **کاربرد:** در سازه‌های خاص و بسیار سنگین مانند پل‌های بزرگ، سوله‌های صنعتی با دهانه‌های بزرگ، برج‌ها و ساختمان‌های بلندمرتبه و برخی سازه‌های عظیم مثل سدها استفاده می‌شود.
- **ویژگی:** تیرآهن‌هایی با سایز 27 و بالاتر دارای ظرفیت باربری بسیار بالا هستند و می‌توانند بارهای سنگین و دهانه‌های طولانی را به خوبی تحمل کنند.

### جدول خلاصه کاربرد تیرآهن‌ها بر اساس سایز
| سایز تیرآهن | کاربرد |
|-------------|---------|
| 10 تا 12 | سازه‌های سبک و کوچک، قاب‌بندی‌های داخلی |
| 14 | ساختمان‌های مسکونی و نیمه‌سنگین |
| 16 | سازه‌های مسکونی چند طبقه، تجاری و نیمه‌صنعتی |
| 18 | ساختمان‌های تجاری، اداری و صنعتی متوسط |
| 20 | سازه‌های سنگین‌تر مانند ساختمان‌های چندطبقه و پارکینگ‌ها |
| 22 تا 24 | برج‌ها، پل‌ها و سوله‌های صنعتی سنگین |
| 27 و بالاتر| سازه‌های عظیم مانند پل‌های بزرگ، سوله‌های صنعتی با دهانه‌های طولانی |

### نتیجه‌گیری
به طور کلی، هرچه سایز تیرآهن بزرگ‌تر باشد، ظرفیت باربری آن نیز افزایش می‌یابد و برای سازه‌های سنگین‌تر و پروژه‌های بزرگ‌تر مناسب است. انتخاب سایز مناسب تیرآهن به شرایط بارگذاری، نوع پروژه و طراحی سازه‌ای بستگی دارد و نیازمند محاسبات دقیق مهندسی است.