تیر آهن چیست؟ انواع تیرآهن + مزایا و معایب

تیر آهن یک مقطع فولادی یا به عبارت دیگر یک پروفیل فولادی است. این محصول زنجیره فولاد یکی از پرکاربردترین محصولات فولادی در پروژه‌های عمرانی و صنعتی است. در گذشته وقتی که هنوز تیرآهن ساخته نمی‌شد از تیر چوبی برای محکم‌سازی سقف و سازه کاربرد داشت. اما امروزه با وجود تولید انواع تیراهن در رنگ‌ها، سایزها و شکل‌های متنوع امکان پیش‌برد پروژه‌های عمرانی بزرگ و کوچک فراهم است. در این مقاله از مجله محک استیل با ما همراه باشید تا به سوالات مربوط به تیرآهن پاسخ دهیم. 

تیر آهن چیست؟ آیا یک مقطع فولادی است؟

مقطع فولادی در واقع محصولات زنجیره فولاد مانند تیرآهن، میلگرد، نبشی و ناودانی است که مواد اولیه آن تختال، شمش فولادی، بلیت و یا بلوم است. از ویژگی‌های مقاطع فولادی می‌توان به میزان کربن این محصولات فولادی، مقاومت کششی، خاصیت شکل‌پذیری، ضریب انبساط و قابلیت اتصال اشاره کرد. از انواع مقاطع فولادی می‌توان به مقاطع زاویه‌دار مثل نبشی و ناودانی، مقاطع قوطی شکل یا چهارپهلو، مقطع توخالی، مقاطع I شکل یا H شکل به عنوان تیر یا ستون، مقاطع T شکل یا سپری، میلگرد، مقاطع تخت به شکل تسمه یا ورق و مقاطع صفحه‌ای اشاره کرد.  

انواع مقاطع فولادی از نظر مقاومت کششی نیز می‌تواند متفاوت باشد. از سوی دیگر به دلیل شکل‌پذیری بالای فولاد امکان ساخت مقاطعی مثل نبشی، ناودانی، ورق فولادی و تیر آهن وجود دارد. همچنین قابلیت اتصال به روش خشک یا پیچ و روش تر یا جوشکاری در مقاطع فولادی وجود دارد و این یکی از ویژگی‌های مهم این محصولات است. در ضمن به علت ویژگی‌های فولاد در دمای 2 تا 100 درجه سانتیگراد، ضریب انبساط تمام مقاطع فولادی حدود 2 درصد محاسبه می‌شود. برای انتخاب بهترین مقاطع فولادی برای پروژه باید به شکل بار وارده به ساختمان و رفتار سازه دقت کنید. 

پروفیل فولادی چیست؟

در مقاله‌های قبلی از مجله محک استیل درباره میلگرد و انواع آن توضیح دادیم. میلگرد یک مثال ساده از پروفیل فولادی است که شامل یک سطح مقطع فولادی است که در طول مشخصی ادامه دارد. میلگرد یک نوع پروفیل فولادی محسوب می‌شود و مقطع آن دایره شکل است. تیر آهن هم یک پروفیل فولادی است که سطح مقطع آن در طولی مخص ادامه دارد. پروفیل‌های فولادی از نظر شکل سطح مقطع انواع مختلفی دارد؛ پروفیل فولادی باز و بسته. سطح مقطع باز مثل ناودانی، تیرآهن و نبشی و پروفیل بسته مثل لوله و قوطی.

انواع تیرآهن

تیرآهن هم مانند سایر محصولات فولادی دارای انواع مختلف است؛ تیرآهن نوع IPE یا بال نیم‌پهن،  IPB یا هاش یا بال پهن،  تیراهن INP و تیرآهن CPE یا لانه زنبوری از انواع تیرآهن است. این چهار نوع تیرآهن اصلی‌ترین موارد است. 

تیر آهن بال نیم پهن یا IPE یا معمولی

این نوع از انواع تیر آهن با بال‌های کوتاهش شناخته می‌شود. در واقع اندازه بال این تیراهن از ارتفاع جان آن کوتاه‌تر است. وقتی به شکل تیرآهن دقت می‌کنید می‌بینید که از یک جان و دو بال ساخته شده است. منظور از بال تیرآهن همان بخشی است که روی تکه تیرآهن ضخیم عمودی وسط یا جان تیرآهن وصل شده است و شکلی شبیه به حرف انگلیسی I می‌سازد. این نوع تیراهن در ساخت بناهایی سبک مثل پارکینگ، پاسیو و سایه‌بان استفاده می‌شود که کوچک‌تر و سبک‌تر است زیرا بال‌های نیم‌پهن این تیرآهن تحمل وزن زیاد را ندارد. تیرآهن بال نیم پهن انواع مختلفی دارد که به دلیل تفاوت در ارتفاع جان در پروژه‌های مختلف کاربرد دارد. انتخاب بهترین تیرآهن بال نیم پهن برای پروژه ساختمانی شما بستگی به تناسب ارتفاع جان و طول بال تیراهن با بار قابل تحمل در پروژه دارد

تیرآهن بال پهن یا IPB

تیرآهن بال پهن یا IPB یا هاش (H) به تیرآهنی گفته می‌شود که طول بال آن با ارتفاع جان یکی باشد. در این صورت تیرآهن از نوع IPB یا بال پهن است. این تیراهن‌ها معمولا با طول 8 تا 16 متر تولید می‌شود. همچنین سایز این تیراهن‌ها بین 100 تا 1000 میلی‌متر است. از سوی دیگر تیرآهن بال پهن یا هاش سه نوع مختلف دارد؛ تیرآهن هاش سبک (HEA یا IPBL)، تیرآهن هاش سنگین (HEB یا IPBV) و تیرآهن هاش فوق سنگین (HEM).

از کاربردهای تیرآهن بال پهن یا هاش می‌توان به استفاده در پروژه‌های پل‌سازی، سکوسازی، سدسازی، پروژه‌های بزرگ صنعتی و ساختمان‌سازی اشاره کرد. زیرا این تیرآهن‌ها به دلیل مساوی بودن طول بال و ارتفاع جان و سطح مقطع بزرگ‌تر توان تحمل فشار بیشتری را نسبت به تیرآهن بال پهن دارد. همچنین به دلیل شرایط فیزیکی این تیرآهن در مناطق زلزله‌خیز هم کاربرد بیشتری دارد. 

برای تولید تیراهن بال پهن یا هاش از روش نورد گرم استفاده می‌شود. برای این کار ابتدا شمش‌های فولادی را وارد کوره می‌کنند تا به دمای 1100 درجه برسد و بعد از غلتک‌های مخصوص عبور می‌دهند تا ضخامت آن کاهش یابد. سپس شکل نهایی به تیراهن اعمال شده و تیراهن ساخته می‌شود. 

تیرآهن INP 

وقتی صحبت از تیرآهن INP می‌شود منظور تیراهنی است که شبیه به حرف I  انگلیسی است و بال آن در ابتدای آن ضخامت کمتری دارد و هرچه به انتهای تیرآهن نزدیک می‌شوید به ضخامت بال افزوده می‌شود. شیب افزایش ضخامت بال تیراهن در نوع INP ملایم است. به عبارت دیگر بال‌های تیرآهن INP برخلاف دیگر انواع تیراهن در لبه‌ها تیز نیست و هلالی شکل است. ارتفاع این نوع تیرآهن معمولا بین 80 تا 600 میلی‌متر است. 

این نوع از انواع تیرآهن طبق استانداردهای چین و روسیه تولید می‌شود و دارای تحمل بار زیادی است و به همین دلیل برای پروژه‌های مختلف کاربرد دارد. برای ساخت سد، کشتی، اسکله، برج، خرپا، سقف و ستون از تیرآهن INP استفاده می‌شود. از مهم‌ترین ویژگی‌های تیرآهن INP مقاومت این نوع تیر آهن در مواقع حادثه و خم‌شدن است و ساختار این تیرآهن باعث ایجاد این ویژگی می‌شود. از دیگر ویژگی‌های تیراهن INP باید به اقتصادی بودن، اتصال مناسب به سایر اجزای سازه، نصب آسان و اشغال فضای کمتر نسبت به تیرچه اشاره کرد. 

از مشخصات فنی تیرآهن INP می‌توان به طول 4 تا 12 متر، عرض بال بین 42 تا 200 میلی‌متر و ارتفاع 80 تا 600 میلی‌متر اشاره کرد. این تیرآهن طبق استاندارد ملی ایران ( به شماره 3277) تولید می‌شود. همچنین تیرآهن INP از نظر سایز، ترکیبات شیمیایی و کشور سازنده قابل دسته‌بندی است. یکی از معمول‌ترین دسته‌بندی‌های تیرآهن بر اساس سایز است و از انواع تیر آهن INP می‌توان به سایز 12، 14، 16، 18 و 20 اشاره کرد.

تیر آهن CPE یا لانه زنبوری

همان‌طور که از اسم این تیرآهن مشخص است ساختاری شبیه با لانه زنبور دارد و در طول جان تیرآهن سوراخ‌هایی شبیه به لانه زنبور یا ذوزنقه‌ای‌شکل، هشت‌ضلعی یا دایره‌ای‌شکل دیده می‌شود. اما چرا باید تیرآهن به شکل لانه زنبوری ساخته شود؟ هدف از ساخت تیرآهن CPE به شکل لانه زنبوری افزایش توان خمش و سبکی تیرآهن است. پس یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این نوع تیراهن، سبک وزن بودن است. معمولا از این نوع تیرآهن برای ساخت پل، پروژه‌های حمل‌ونقل و سوله استفاده می‌شود. از دیگر ویژگی‌های تیرآهن CPE یا لانه زنبوری می‌توان به اقتصادی بودن این نوع تیرآهن اشاره کرد. برای ساخت این نوع تیرآهن ابتدا جان تیراهن را به شکل ذوزنقه‌ای و یا دایره‌ای برش داده می‌شود و بعد دو تکه جدا شده از قسمت هشتی به هم اتصال می‌یابد. 

تفاوت تیر آهن های IPB، IPE وINP

تیرآهنی های IPB و IPE و INP در شکل ظاهری، کاربرد، استاندارد تولید و ویژگی‌ها با هم تفاوت دارند. ویژگی‌های ظاهری هر نوع از انواع تیرآهن باعث می‌شود کاربرد آن‌ها در پروژه‌ها متفاوت باشد. به طور مثال تیراهن هاش سطح مقطع بزرگتری دارد و به همین دلیل تنش کمتری را به سایر اجزای سازه منتقل خواهد کرد و عملکرد بهتری در برابر نیروهای برشی و خمشی دارد، بنابراین برای استفاده در ستون کاربرد بیشتری دارد. همچنین تیرآهن هاش مقرون‌به‌صرفه‌تر از سایر تیرآهن‌ها است. 

از نظر شکل ظاهری تیراهن IPB یا بال پهن (یا هاش) طول بال با ارتفاع جان یکی است اما در تیرآهن IPE یا تیراهن بال نیم پهن یا همان تیر آهن معمولی اندازه بال از ارتفاع جان کمتر است. از سوی دیگر تیراهن INP بال باریک‌تری دارد و بال شیب‌دار است.

از نظر استاندارد تولیدی تیرآهن بال نیم پهن یا IPE در ایران طبق استاندارد ملی 1791 ساخته می‌شود اما تیرآهن IPB یا بال پهن و تیر آهن INP طبق استاندارد ملی ایران ISIRI 14484 ساخته می‌شوند. همچنین این تیرآهن‌ها طبق جدول اشتال از نظر نیروهای ممان اینرسی، برشی، کششی، جرم و موارد دیگر با هم تفاوت دارند.

انواع تیر آهن جانبی 

از سایر انواع تیراهن می‌توان از مواردی که در فهرست زیر به آن‌ها اشاره شده یاد کرد:

• تیر چوبی (Timber Beam)
• تیر بتن مسلح (Reinforced Concrete Beam)
• تیرآهن استیل (Steel Beam)
• تیرآهن کامپوزیت (Composite Beam)
• تیر آهن کنسولی (Overhanging Beam)
• تیر آهن پیوسته (Continuous Beam)
• تیر خرپا (Trussed Beam)
• تیراهن مستطیلی (Rectangular Beam)
• تیرآهن لینتل (Lintel Beam)
• تیرآهن T شکل (T-section Beam)
• تیر آهن I شکل (I -section Beam)
• تیرآهن L شکل (L-section Beam)
• تیرآهن C شکل (C-section Beam)
• ریخته گری درجا تیر بتنی (Cast In-situ Concrete Beam)
• تیرچه بلوک ایستا نامعین (Statically Indeterminate Beam)
• تیرآهن ایستا (Statically Determinate Beam)
• تیرآهن منحنی (Curved Beam)
• تیرآهن ثابت (Fixed Beam)
• تیر بتنی پیش تنیده
• تیر بتنی پیش ساخته

تفاوت تیرچه و تیرآهن چیست؟

از آن‌جایی که تیرچه و تیرآهن کاربردهای مشابه‌ای دارند بعضی از افراد تصور می‌کنند تیرچه مترادف تیرآهن است. تیرآهن مستحکم‌تر از تیرچه است. همچنین تیراهن یک مقطع فولادی به شکل I یا H است که وظیفه آن در سازه تحمل و مهار نیروهای برشی و خمشی سایر اجزای سازه است و برای حمایت از تیرچه و ایجاد یک تکیه‌گاه افقی اصلی در سازه کاربرد دارد. از سوی دیگر تیرچه بار روی سازه را به تیرهای اصلی یا همان تیرآهن منتقل می‌کند. از دیگر تفاوت‌های تیرچه و تیرآهن می‌توان به سرعت در اجرا، تفاوت در قیمت، میزان اشتعال‌پذیری، وزن متفاوت، ماندگاری و مقاومت در برابر زلزله اشاره کرد. 

تیرچه‌های بتنی به صورت آماده و پیش ساخته تهیه می‌شود و به همین دلیل سرعت اجرای آن بیشتر از تیراهن است. از سوی دیگر تیرچه‌های بتنی برای احداث ساختمان‌های چند طبقه مناسب نیست زیرا تیرچه بتنی نسبت به تیرآهن سنگین‌تر است. همچنین میزان مقاومت تیرچه بتنی در برابر زلزله نسبت به تیرآهن بیشتر است زیرا به علت شکلی که دارد در برابر زلزله که یک نیروی افقی است مقاومت قابل توجهی از خود نشان می‌دهد. 

از نظر اشتعال‌زایی تیرچه باز هم نسبت به تیرآهن مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد. از لحاظ ماندگاری تیرچه‌های بتنی در برابر شرایط محیطی مثل آب‌وهوا و شرایط جوی مقاوم‌تر است اما تیرآهن در برابر ترک خوردگی و شکستگی مقاوم‌تر است. همچنین تیرآهن نسبت به تیرچه قیمت بیشتری دارد. 

مزایای تیرآهن چیست؟

اگر تیراهن را به کمک استانداردها و نکات ایمنی نصب و استفاده کنید احتمال اینکه باعث دردسر شود کم است. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت این محصول فولادی هنوز هم مزایای زیادی دارد و هر روزه در پروژه‌های ساخت‌وساز زیادی استفاده می‌شود. از دیگر مزایای تیرآهن می‌توان به فهرست زیر اشاره کرد:

• نصب سریع و آسان
• طول عمر زیاد
• تنوع شکل، سایز و رنگ

معایب تیرآهن چیست؟

هر محصول فولادی در کنار مزایایی که دارد ممکن است در بعضی شرایط منجر به ایجاد مشکلاتی شود و کاربرد آن در چنین شرایطی درست نباشد. تیراهن هم معایبی دارد که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• الزام استفاده از افراد متخصص برای نصب 
• قیمت بالا
• دشواری حمل‌ونقل
• اتصال با جوشکاری که روشی غیرایمن و متداول در ایران است (بهترین روش استفاده از پیچ و مهره است)
• مقاومت کم تیراهن در برابر دمای بالا و حوادثی مثل آتش‌سوزی
• پوسیدگی و زنگ‌زدگی

بهترین کارخانه های تولید تیرآهن ایران

اگر پروژه عمرانی مهم در پیش دارید احتمالا به دنبال خرید از یک کارخانه باکیفیت و شناخته‌شده هستید. اولین مورد از لیست بهترین کارخانه های تولید تیرآهن ایران شرکت ذوب آهن اصفهان است. از دیگر کارخانه‌های این لیست باید به موارد زیر اشاره کرد:

• کارخانه جهان فولاد غرب در کرمانشاه
• کارخانه کوثر اهواز
• کارخانه تیرآهن نورد آریان فولاد در بوئین زهرا
• تیرآهن پروفیل صنعت ماهان
• کارخانه آریان فولاد
• کارخانه تولید تیرآهن ظفر بناب 
• کارخانه شاهین بناب
• کارخانه نورد فولاد یزد احرامیان
• کارخانه فولاد البرز ایرانیان یا فایکو
• شرکت فولاد خوزستان
• کارخانه فولاد ناب تبریز
• فولاد ماهکار اشتهارد

سخن پایانی 

در این مقاله به بررسی این سوال پرداختیم که تیرآهن چیست و چه کاربردی دارد. همچنین انواع تیرآهن، بهترین کارخانه های تولید تیرآهن و مزایا و معایب این محصول را بررسی کردیم. چنانچه قصد خرید تیرآهن دارید می‌توانید از طریق کارشناسان مجموعه محک استیل با ما در ارتباط باشید.