تیر آهن چیست | تاریخچه اختراع و تولید تیرآهن
تیرآهن چیست؟ تیرآهن برای اولین بار در کارخانه best home به تولید رسید و از اصلی‌ترین حالت‌های آن شکل اچ و یا آی است. این محصول در آن دوره یک دستاورد بسیار مهم بود، چون با تولید این محصول تحولی چشمگیر در صنایع فولادی ایجاد شد و این صنعت به‌سرعت توانست که از صنایع دیگر فاصله بگیرد.
این کارخانه تولیدی توانست با تولید تیرآهن بال پهن یک اختراع بسیار مهم در تیرهای آهنی به ثبت برساند، به‌طوری که این محصول جدید در لوگوی این شرکت هم مورداستفاده قرار گرفت.
تاریخچه تیرآهن‌های بال پهن
تیرآهن‌های بال پهن (IPB) یا H شکل یکی از دستاوردهای مهم کمپانی بثلهم (Bethlehem) هستند. چرا که تحولی عظیم در صنعت فولاد ایجاد کردند و به سرعت توانستند از بخش‌های دیگر این صنعت فاصله بگیرد. در اوایل قرن بیستم میلادی، این کمپانی به دنبال یک اختراع جدید و کاربردی در زمینه صنعت فولاد بود و مزیت منحصربه فرد تیرآهن بال پهن، توانست به این شرکت در رسیدن به خواسته‌اش کمک شایانی کند. اگرچه رقیب اصلی این تیرآهن‌ها، یعنی مقاطع I شکل، قبل از مدل بال پهن، ابداع و توسعه یافته بودند، اما ابداع مقاطع بال پهن یک ابتکار جدید محسوب می‌شد.
رشد و توسعه تیرآهن بال پهن تا همین امروز ادامه داشت، به‌طوری که آنها هنوز هم پرکاربردترین مقطع فولادی مورد استفاده در ساختمان‌سازی آمریکا بشمار می‌روند. مقاطع I شکل (IPE) که تیرآهن‌های بال پهن از آنها الهام گرفته‌اند در حدود دویست سال به عنوان مصالح پایه در ساختمان مورد استفاده قرار گرفته بودند.
آن‌طور که پیداست تیرآهن‌های معمولی از سال 1792، زمانی که چارلز بگ انگلیسی کارخانه آهن خود را راه‌اندازی کرد، به‌طورکلی در قالب شاخه‌های بلند تولید و نورد می‌شدند. این تیرآهن‌ها به خاطر ضد حریق بودنشان (در مقایسه با مصالح چوبی و …) محبوبیت زیادی پیدا کردند ولی در آغاز کار به علت آنکه در ابعاد بسیار طویل تولید می‌شدند، بارها و بارها شکست خوردند، به‌طوری که در اغلب موارد بسیار فاجعه‌آمیز بودند. اما بعد از سال 1856 زمانی که اولین تیرآهن مرغوب در تورنتو برای ساخت ساختمان فدرال نورد شد، دیگر از شکست‌های فاجعه‌بار خبری نشد.
این توسعه یک جهش بزرگ رو به جلو بود که سبب تبدیل آن به مرجعی برای سایر مقاطع ساختمانی شد و افراد به عنوان یک استاندارد آسان و ساده در صنعت تولید و ساخت و ساز از آن بهره گرفتند.
تیرآهن‌های بال پهن با اینکه بسیار بی سر و صدا به وجود آمدند ولی ورود آنها به بازار بسیار موفقیت بود. خط تولید جدید این تیرآهن توسط کوره‌های جدید و روباز، در سال 1908 افتتاح شد و برچسب قیمت 4 دلاری روی آن زده شد. این خط تولید آن‌چنان وسیع و بزرگ بود که قادر بود تیرآهن‌هایی تا عمق 36 اینچ (91.44 سانتی‌متر) تولید کند. این تیرآهن‌ها برای پل‌ها و آسمان‌خراش‌ها بسیار ایده‌آل بودند و باتوجه به محبوبیتشان در سرتاسر ایالات متحده متقاضیان فراوانی داشتند.
همین بازار تقاضای خوب بثلهم را وسوسه کرد تا قیمت این تیرآهن‌ها را بالاتر ببرد. موفقیت بثلهم در عرضه تیرآهن‌های بال پهن موجب شد تا این کمپانی در زمان جنگ جهانی اول مواد موردنیاز جنگ را نیز فراهم نماید که به عنوان مهم‌ترین تصمیم چالز شواب شناخته می‌شود.
تیرآهن چیست؟
در پاسخ به سؤال تیرآهن چیست؟ باید گفت که تیرآهن یا beam، به مقاطع طولانی گفته می‌شود که از جنس فولاد هستند و در صنعت ساختمان‌سازی کاربرد دارند. پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی بیشتر با تیرآهن، ابتدا با بخش‌های مختلف این مقطع فولادی آشنا شوید. سطح مقطع تیرآهن با توجه به نوع آن، متفاوت است و شامل دو بخش اصلی است که بال (flange) و جان (web) نام دارند، اندازه و شکل بال و جان، تعیین‌کننده نوع تیرآهن است.
به عبارت دیگر می‌توان گفت، پروفیلی که وظیفه تحمل کردن تنش را دارد، تیرآهن نام دارد، تیرآهن اغلب در معماری و مهندسی به عنوان میله‌ای مستقیم، بلند و منشوری شناخته می‌شود. این عضو بلند و منشوری در نگه‌داشتن بارهایی با وزن‌های متفاوت، سهم بسزایی دارد و لازم به ذکر است هنگام انجام پروژه‌های ساختمانی نام تیر اغلب برای پروفیل‌های افقی به کار برده می‌شود و به اعضای عمودی ستون می‌گویند.
در تولید تیرآهن معمولی و اچ به وسیله نورد گرم تفاوت‌هایی وجود دارد، همان‌طور که گفته شد، این فرآورده فولادی در ساختمان سازی بسیار پرکاربرد است و به نسبت بال و عرض‌های آن در گروه‌های متنوعی قرار می‌گیرد. تیرآهن، تسمه نوردی، میلگرد، پروفیل، تسمه فابریک، نبشی از مهم‌ترین مصالح مورد استفاده در ساختمان‌سازی هستند. تیرآهن اچ بال پهن توانست در قرن بیستم با ورود خود محبوبیت بالایی در ساختمان‌سازی پیدا کند، آن زمان از تیرآهن‌های اچ بال پهن در ساخت آسمان خراش‌های بزرگ و پل استفاده می‌شد.
انواع شکل‌های تیرآهن چیست؟
کاربرد تیرآهن به نوع استاندارد آن وابسته است؛ چرا که در استانداردهای مختلف تیرآهن دارای شکل ظاهری و وزن متفاوت است. همین تفاوت‌ها، سبب استفاده تیرآهن در محل‌های مختلف می‌شود. انواع مختلف تیرآهن برحسب استاندارد عبارت است از:
- تیرآهن‌های آی پی ای (IPE): دارای استاندارد اروپا و آلمان با ارتفاع ۸۰×۶۰۰ میلی‌متر
- تیرآهن‌های آی ان پی (INP): دارای استاندارد چین و روسیه با ارتفاع ۸۰ تا ۶۰۰ میلی‌متر
- تیرآهن‌های آی پی بی (IPB): تیرآهن بال پهن با ارتفاع ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر
تیرآهن آی پی ای:
تیرآهن‌های آی پی ای جز پرکاربردترین تیرآهن‌های معمولی و استانداردی هستند که در ایران تولید می‌شوند. این نوع تیرآهن‌ها طبق استانداردهای اروپا تولید شده و دارای ضخامت ثابتی در بال‌های خود هستند.
تیرآهن آی ان پی:
ضخامت بال تیرآهن آی ان پی با فاصله از جان تیرآهن کم می‌شود و ابتدای تیرآهن بال‌ها نازک‌اند و انتهای آن ضخیم هستند. همچنین باید گفت این تیرآهن‌ها دارای استانداردهای کشور روسیه و چین هستند.
تیرآهن آی پی بی:
تیرآهن‌های آی پی بی تیر به شکل اچ هستند و از تیرآهن‌های عریضی هستند که در این نوع تیرآهن‌ها طول بال‌ها نسبت به تیرآهن‌های آی پی ای بلندتر است. همچنین علامت اچ تیرنشان دهنده سنگینی تیرآهن و علامت ال نشان سبکی آنها است.
مدل‌های مختلف تیرآهن چیست؟
-
- تیرآهن ثابت: این نوع از تیرآهن از انتها پشتیبانی شده ولی توانایی چرخش ندارد.
- تیرآهن پشتیبان ساده: این نوع از تیرآهن از انتها پشتیبانی شده و چرخش در آنها آزادانه انجام می‌شود.
- تیرآهن یک سو آزاد: این نوع از تیرآهن فراتر از پشتیبانی که دارد در یک سو است.
- تیرآهن دو سو آزاد: این نوع تیرآهن تکیه گاهی است که از دو سمت آزاد است.
- تیرآهن پیوسته: این نوع از تیرآهن‌ها تکیه گاهی هستند که از دو یا چندین تیر پشتیبانی می‌کنند.
- تیرآهن کنسول: این نوع از تیرآهن از یک سمت ثابت است ولی به سمت بیرون طراحی شده است.
- تیرآهن خرپا: این نوع از تیرآهن با یک میله و یا کابل تقویت می‌شود تا خرپا شکل گیرد.
- تیرآهن‌های مستقیم: مطابق با نامی که بر روی آن گذاشته شده است به‌صورت مستقیم است.
- تیرآهن‌های منحنی: این نوع از تیرآهن به حالت منحنی است.
- تیرآهن‌های مخروطی: این نوع از تیرآهن دارای سطح مقطع مخروطی شکل است.
فرآیند تولید تیرآهن چیست؟
در ادامه بحث باید گفت، تیرآهن‌ها دارای بال پهن نمره ۶۰ تا ۱۰۰ هستند که همانند تسمه آهنی با روش نورد گرم تولید می‌شوند. یکی از روش‌های پرکاربرد شکل‌دادن به فلزها نورد گرم است، در ابتدا شمش فولادی با اندازه مشخص به درون کوره‌ی حرارت‌دهی نوردی وارد می‌شود و سپس در حرارت موردنظر و با عبور از قفسه‌های نورد مقطع آن کاهش می‌یابد ولی در مقابل، اندازه آن را افزایش می‌دهد. در آخر پس از عبور از این مراحل، به تیرآهن تبدیل می‌شود و نهایتاً به‌اندازه‌های موردنظر برش داده شده و بسته‌بندی می‌شود.
خصوصیت اصلی تیرآهن چیست؟
خصوصیت اصلی تیرآهن‌ها به طول و ماده سازنده بلوم از فرایند نورد بستگی دارد، از بلوم‌ها برای ساختن ریل‌ها، تیرآهن‌ها، قوطی‌ها، نبشی‌ها، ناودانی‌ها، سپری‌ها و غیره استفاده می‌شود.
کاربرد تیرآهن چیست؟
کاربرد تیرآهن باتوجه‌به نوع، سایز و استاندارد تولید آنها مشخص می‌شود. همان‌طور که پیش‌ازاین نیز در تعریف تیرآهن چیست، به این موضوع اشاره شد، به طور کلی کاربرد تیرآهن در بخش‌های مختلف اسکلت ساختمان و سایر سازه‌های صنعتی و پل‌سازی است و هدف از کاربرد تیرآهن به‌ویژه در بخش ساختمان‌سازی، انتقال نیروهای برشی و خمشی است و با این انتقال نیرو از فروپاشی سازه‌ها جلوگیری می‌شود. برخی از مهم‌ترین کاربردهای تیرآهن عبارت‌اند از:
-
- ستون، خرپا و نعل ساختمان
- تیر در پوشش سقف
- پل‌های لانه‌زنبوری
تیرآهن لانه‌زنبوری یا CPE یکی از انواع پرکاربرد تیرآهن است که از طریق شبکه کردن تیرآهن تولید می‌شود. این مقطع فولادی در مواردی که نیاز به مقاومت خمشی بالا باشد، مورداستفاده قرار می‌گیرد. اما در بخش‌هایی که به مقاومت برشی بالا نیاز باشد، کاربردی ندارد.
تیرآهن لانه‌زنبوری
تیرآهن‌های لانه‌زنبوری در محل حلقه‌ها، دارای تنش‌های خمشی اصلی و تنش‌های خمشی ثانویه‌اند که به‌خاطر برش در سطح مقطع ایجاد می‌شوند. بعضی وقت‌ها این تنش خمشی از تنش اصلی بزرگ‌تر هستند. هنگامی‌که از تیرآهن لانه زنبوری به‌صورت یکسره استفاده شود، تنش خمشی بسیار افزایش پیدا می‌کند، معمولاً تنش‌ها باعث می‌شوند که کارایی تیرآهن کم شود بنابراین برای حل این مورد باید حتماً از ورق‌هایی با ضخامت‌های یک تا دو میلی‌متر جهت پرکردن حلقه‌های کناری استفاده کرد که تأثیر بسزایی در مقاومت خمشی تیرآهن‌ها خواهد داشت.
رفتار مرکب فولاد و بتن نیز می‌تواند در جلوگیری از تنش‌ها مؤثر باشد، این کار باعث سختی و مقاومت در تیرآهن‌ها می‌شود و از لحاظ اقتصادی نیز بسیار اقتصادی است. پس از اینکه این اصلاحات انجام گرفت به مرور مجدداً از ضخامت پلیت‌ها کم می‌شود در این مواقع استفاده از یک لنگر ماکزیمم به جای پلیت‌های جفتی، باعث فیکس شدن تیرآهن خواهد شد.
مراحل تولید تیرآهن لانه‌زنبوری
حتماً برایتان سؤال پیش‌آمده که مراحل تولید مدل لانه‌زنبوری تیرآهن چیست؟
در تولید تیرآهن‌های لانه‌زنبوری در ابتدا توسط الگوهایی از ورق آهن سفید یا شابلون که به‌صورت پنج ضلعی درآمده‌اند، بر روی تیرآهن‌های نورد شده علامت‌گذاری می‌کنیم، سپس ورقه‌های تیرآهن را بر روی شاسی افقی می‌گذاریم و بر روی آن تک خال‌جوش می‌زنیم، این کار به منظور جلوگیری از تاب برداشتن آنها است. در دومین مرحله توسط دستگاه برش برنول، در طول خطوط کشیده شده شروع به برش می‌کنیم تا پروفیل‌ها به دو قسمت تقسیم شوند. بعد از انجام این مراحل حالا اگر دندانه‌های بالا و پایین را با دقتی ویژه در برابر هم قرار دهیم، می‌توانیم آن را جوشکاری کنیم.
متصل کردن دونیمه بریده شده را می‌توانید توسط جوش‌های قوسی نیمه اتومات انجام دهید که روش بسیار عالی، بی‌نقص و مقرون به صرفه است. با توجه به حفره‌هایی که در محل تکیه‌گاه تیرآهن ایجاد شده است، آن را در برابر تنش‌های برشی بسیار ضعیف می‌کند. به‌منظور رفع این نقص ایجاد شده در تیرآهن‌ها، سعی کنید حفره‌های ایجاد شده را به‌وسیله ورق‌های تقویتی پر کنید.
مزیت به کارگیری تیرآهن چیست؟
به کاربردن تیرآهن در ساختمان‌سازی مزایای زیادی به همراه دارد، همان‌طور که در ابتدای مقاله به سؤال تیرآهن چیست پاسخ داده شد؛ باید افزود، تیرآهن قطعه‌ای پیش‌ساخته است که در کارخانه‌ها فولادسازی از آن استفاده می‌شود و به‌صورت کاملاً صنعتی، توسط تکنولوژی پیچیده و دستگاه‌های صنعتی ساخته می‌شود.
همچنین باید اشاره کرد که تیرآهن سرعت نصب را بسیار بیشتر می‌کند و در ساخت ساختمان‌های مرتفع با ارتفاع زیاد و ساختمان‌هایی با اسکلت فلزی، استفاده از تیرآهن بسیار مناسب، ساده و مقرون به صرفه است و علت آن این است که پروفیل آهنی در مقابل سازه‌های بتنی فضای کمتری را اشغال می‌کند.
مدل‌های مختلف تیرآهن بر پایه استاندارد
-
- تیرآهن‌های آی پی ای – ارتفاع بین ۸۰ تا ۷۵۰ میلی‌متر
- تیرآهن‌های اچ ای آ – ارتفاع بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر
- تیرآهن‌های اچ ای بی – ارتفاع بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر
- تیرآهن‌های اچ ای ام – ارتفاع بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر
- تیرآهن‌های سبک در فولاد اچ ای آ آ – از ۱۲۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر
- تیرآهن‌های سبک در فولاد آی پی ای آ – از ۱۲۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر
خرید و سفارش تیرآهن
اگر برایتان سؤال است که روش‌های سفارش تیرآهن چیست، برای دریافت پاسخ، در ادامه با ما همراه باشید. در کشور ایران چند کارخانه در سراسر کشور موجودند که به تولید تیرآهن می‌پردازند، باید گفت، روش‌های خرید تیرآهن از بعضی کارخانه‌ها مستقیم و بی‌واسطه انجام می‌گیرد و این کارخانه‌های تولید تیرآهن نمایندگان فروش مستقیم دارند.
استفاده از تیرآهن‌های دست‌دوم
در ادامه باید گفت که در ابتدا تیرآهن‌های معمولی به طور کلی به صورت شاخه‌های بلندی ساخته می‌شدند، به مرور زمان این تیرآهن‌ها در مقایسه با تیرهای چوبی به محبوبیت چشمگیری دست پیدا کردند. دلیل این محبوبیت بالا، خاصیت ضد حریق بودن این تیرهای آهنی بود؛ اما باید گفت طول بسیار بلند این تیر آهن‌ها سبب شد تا آنها چندین بار با شکست روبه‌رو شوند.
بالاخره در سال ۱۸۵۶ میلادی، هنگامی‌که اولین تیر آهنی با کیفیت در شهر تورنتو برای ساختمان‌های فدرال ساخته شد، باتوجه‌به تجربه‌های دریافتی، شکست‌های گذشته دیگر تکرار نشدند. در این هنگام نقطه عطفی در صنعت تیرهای آهنی شکل گرفت و تیرآهن آی یا همان تیرآهن آی پی ای مدت بسیار زیادی به‌صورت مصالح پایه در امور ساختمان‌سازی به کار برده شد.
کارخانه‌های داخلی که تیرآهن تولید می‌کنند به شرح زیر است
در این مقاله ما شما را با مهم‌ترین کارخانه‌های تولید تیرآهن آشنا خواهیم کرد که با تولیدات انبوه خود، نیاز بازار داخلی و خارجی را تأمین می‌کنند.
-
-
- کارخانه ذوب‌آهن اصفهان که اصلی‌ترین کارخانه تولید تیرآهن در کشور است.
- کارخانه تولید تیرآهن فولاد کویر کاشان واقع در کاشان – آران و بیگدل
- کارخانه تولید تیرآهن کوثر اهواز واقع در جاده خرمشهر – اهواز
- کارخانه تولید تیرآهن فولاد قزوین واقع در جاده ابهر – تاکستان
- کارخانه تولید تیرآهن پارس ارمان واقع در جاده ابهر – تاکستان
- کارخانه تولید تیرآهن شاهین بناب واقع در بناب
- کارخانه تولید تیرآهن آریان فولاد واقع در جاده بوئین‌زهرا – اشتهارد
- کارخانه تولید تیرآهن آریا ذوب واقع در اشتهارد کرج
- کارخانه تولید تیرآهن فولاد سیرجان واقع در سیرجان
- کارخانه تولید تیرآهن فولاد یزد واقع در یزد
-
روش محاسبه وزن تیرآهن
از عوامل تأثیرگذار بر قیمت و نوع کاربرد تیرآهن، می‌توان به وزن آن اشاره کرد؛ بنابراین اطلاع از قیمت این مقطع فولادی از موارد مهم در طراحی سازه‌های صنعتی، ساختمانی و محاسبه هزینه‌ها برای پروژه‌های ساختمانی بشمار می‌رود.
یکی از رایج‌ترین روش‌های محاسبه وزن تیرآهن، بهره گیری از جدول وزنی است. جدول وزن تیرآهن مطابق با استانداردهای بین‌المللی تدوین شده و دارای اطلاعات مربوط به مشخصات هندسی مقاطع فولادی است. با در اختیار داشتن مشخصات هندسی تیرآهن مانند ضخامت، طول جان و بال، عرض و ارتفاع آن، می‌توان وزن تیرآهن را تخمین زد و به طور تقریبی محاسبه نمود.
از سوی دیگر برخی از تولیدکنندگان تیرآهن در ایران هستند که وزن تیرآهن تولیدی آنها با وزن تعریف شده در استاندارد، کمی مغایرت دارد، از این جهت استفاده از جدول وزن تیرآهن و اچ مربوط به کارخانه‌های مختلف لازم و ضروری است.
عوامل تأثیرگذار در قیمت‌گذاری تیرآهن چیست؟
قیمت تیرآهن تحت تأثیر عوامل مختلف تغییر می‌کند و در طول سال قیمت تیرآهن دستخوش تغییروتحول می‌شود. باوجوداینکه تیرآهن سایزهای مختلفی دارد. اما بیشترین کاربرد تیرآهن در سایزهای 16،14 و 18 است. به‌طورکلی پارامترهایی که می‌توانند در قیمت‌گذاری تأثیر داشته باشند، شامل: نرخ دلار، وزن، برند، کیفیت، استاندارد و قیمت شمش هستند.
کلام پایانی
با توجه به اینکه حساسیت تیرآهن در بخش ساختمان‌سازی کاربرد فراوانی دارد، باید در انتخاب آن دقت زیادی انجام شود؛ زیرا انتخاب نامناسب، خسارات مالی و جانی جبران‌ناپذیری را به همراه خواهد داشت.با ما تماس بگیرید.
مقاله پیشنهادی : ریخته گری چیست و روش‌های پرکاربرد ریخته گری کدام است؟
پیج اینستاگرام ما: navard.mohammad@
