تیرآهن مقطع فولادی گرم‌نوردیده‌ای است که سطح مقطع آن به شکل حرف I یا H است و به عنوان عضو خمشی و ستون در سازه‌های فولادی به کار میرود. در این صفحه انواع تیرآهن، اجزای مقطع، جدول وزن و ابعاد تیرآهن IPE و هاش، جنس فولاد و کاربردهای آن را مرور می‌کنیم.
تیرآهن چیست و از چه اجزایی تشکیل شده است؟
تیرآهن از دو بخش اصلی تشکیل میشود: بال که صفحه‌های افقی بالا و پایین مقطع است و جان که صفحه قائم میانی است و دو بال را به هم وصل می‌کند. وقتی تیر زیر بار خم میشود، بیشترین تنش در دورترین نقاط از مرکز مقطع ایجاد میشود. در تیرآهن، بخش عمده فولاد در بال‌ها یعنی همان نقاط دور از مرکز قرار گرفته است؛ بنابراین با مصرف فولاد کمتر، مقاومت خمشی بیشتری به دست می‌آید. جان نیز نیروی برشی را تحمل می‌کند.
انواع تیرآهن
نام‌گذاری و ابعاد مقطع تیرآهن
عدد نمره تیرآهن، ارتفاع اسمی مقطع را بر حسب میلیمتر نشان میدهد. برای مثال IPE 140 که در بازار با نام «تیرآهن 14» شناخته میشود، ارتفاعی برابر 140 میلیمتر (14 سانتی‌متر) دارد.
جدول وزن و ابعاد تیرآهن IPE
| نمره | ارتفاع h (mm) | عرض بال b (mm) | ضخامت جان tw (mm) | ضخامت بال tf (mm) | وزن هر متر (kg) | وزن شاخه 12 متری (kg) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IPE 80 | 80 | 46 | 3.8 | 5.2 | 6.0 | 72 |
| IPE 100 | 100 | 55 | 4.1 | 5.7 | 8.1 | 97 |
| IPE 120 | 120 | 64 | 4.4 | 6.3 | 10.4 | 125 |
| IPE 140 | 140 | 73 | 4.7 | 6.9 | 12.9 | 155 |
| IPE 160 | 160 | 82 | 5.0 | 7.4 | 15.8 | 190 |
| IPE 180 | 180 | 91 | 5.3 | 8.0 | 18.8 | 226 |
| IPE 200 | 200 | 100 | 5.6 | 8.5 | 22.4 | 269 |
| IPE 220 | 220 | 110 | 5.9 | 9.2 | 26.2 | 314 |
| IPE 240 | 240 | 120 | 6.2 | 9.8 | 30.7 | 368 |
| IPE 270 | 270 | 135 | 6.6 | 10.2 | 36.1 | 433 |
| IPE 300 | 300 | 150 | 7.1 | 10.7 | 42.2 | 506 |
| IPE 330 | 330 | 160 | 7.5 | 11.5 | 49.1 | 589 |
| IPE 360 | 360 | 170 | 8.0 | 12.7 | 57.1 | 685 |
| IPE 400 | 400 | 180 | 8.6 | 13.5 | 66.3 | 796 |
| IPE 450 | 450 | 190 | 9.4 | 14.6 | 77.6 | 931 |
| IPE 500 | 500 | 200 | 10.2 | 16.0 | 90.7 | 1088 |
| IPE 550 | 550 | 210 | 11.1 | 17.2 | 106 | 1272 |
| IPE 600 | 600 | 220 | 12.0 | 19.0 | 122 | 1464 |
ابعاد و جرم اسمی مطابق استاندارد EN 10365 است. وزن واقعی در محدوده رواداری مجاز استاندارد می‌تواند متفاوت باشد.
جدول وزن و ابعاد تیرآهن بال‌پهن (HEB)
| نمره | ارتفاع h (mm) | عرض بال b (mm) | ضخامت جان tw (mm) | ضخامت بال tf (mm) | وزن هر متر (kg) |
|---|---|---|---|---|---|
| HEB 100 | 100 | 100 | 6.0 | 10.0 | 20.4 |
| HEB 120 | 120 | 120 | 6.5 | 11.0 | 26.7 |
| HEB 140 | 140 | 140 | 7.0 | 12.0 | 33.7 |
| HEB 160 | 160 | 160 | 8.0 | 13.0 | 42.6 |
| HEB 180 | 180 | 180 | 8.5 | 14.0 | 51.2 |
| HEB 200 | 200 | 200 | 9.0 | 15.0 | 61.3 |
| HEB 240 | 240 | 240 | 10.0 | 17.0 | 83.2 |
| HEB 300 | 300 | 300 | 11.0 | 19.0 | 117 |
وزن تئوری بر پایه چگالی 7850 کیلوگرم بر متر مکعب؛ وزن واقعی در محدوده رواداری استاندارد می‌تواند کمی متفاوت باشد.
همان‌طور که از مقایسه دو جدول پیداست، تیرآهن HEB با ارتفاع مشابه، بال پهن‌تر و ضخیم‌تر و در نتیجه وزن بیشتری دارد. برای نمونه IPE 200 حدود 22.4 کیلوگرم و HEB 200 حدود 61.3 کیلوگرم در هر متر وزن دارد.
جنس و رده فولاد تیرآهن
تیرآهن‌ها معمولاً از فولادهای ساختمانی غیرآلیاژی تولید می‌شوند. رده‌های پرکاربرد مطابق استاندارد EN 10025-2 عبارت‌اند از:
| رده (EN 10025-2) | نام قدیمی (DIN) | حداقل تنش تسلیم (MPa) | مقاومت کششی (MPa) |
|---|---|---|---|
| S235JR | St37-2 | 235 | 360 – 510 |
| S275JR | St44-2 | 275 | 410 – 560 |
| S355JR | St52-3 | 355 | 470 – 630 |
مقادیر برای ضخامت اسمی تا 16 میلیمتر است. با افزایش ضخامت، حداقل تنش تسلیم کمی کاهش می‌یابد.
روش تولید تیرآهن
تیرآهن به روش نورد گرم تولید میشود. شمش فولادی (بلوم یا شمشال تیرآهن) در کوره پیش‌گرم تا دمای نورد گرم میشود و با عبور پیاپی از قفسه‌های نورد، به تدریج شکل مقطع I به خود می‌گیرد. پس از نورد، محصول روی بستر خنک‌کننده سرد میشود، صاف‌کاری و به طول استاندارد بریده میشود.
کاربردهای تیرآهن
- اسکلت ساختمان‌های فولادی: تیرهای اصلی و فرعی، ستون‌ها و بادبندها.
- سقف‌ها: تیرچه‌های فلزی و تیرهای سقف‌های مرکب.
- سوله و سازه‌های صنعتی: قاب‌ها، تیرهای حمال جرثقیل سقفی و سکوهای صنعتی.
- پل‌ها: شاه‌تیرها و اعضای عرشه.
- ماشین‌سازی: شاسی تجهیزات سنگین، تریلرها و سازه‌های نگهدارنده.
IPE یا هاش؟ تیرآهن IPE به دلیل ارتفاع بیشتر نسبت به وزن، برای اعضای خمشی مانند تیرها اقتصادی است. تیرآهن بال‌پهن به دلیل سختی مناسب در هر دو جهت، برای ستون‌ها و اعضای فشاری مناسب‌تر است.
نکات نگهداری تیرآهن
- شاخه‌ها روی تکیه‌گاه‌های هم‌تراز و با فاصله از زمین چیده شوند تا دچار خمیدگی و تماس با رطوبت نشوند.
- در نگهداری طولانی‌مدت در فضای باز، پوشاندن یا رنگ‌آمیزی محافظ از زنگ‌زدگی جلوگیری می‌کند.
- پیش از مصرف، صاف بودن شاخه، ابعاد مقطع و نبود ترک یا پیچیدگی بررسی شود.
سوالات متداول درباره تیرآهن
تفاوت تیرآهن و هاش چیست؟
در تیرآهن معمولی (IPE) ارتفاع مقطع حدود دو برابر عرض بال است، اما در هاش یا تیرآهن بال‌پهن عرض بال نزدیک به ارتفاع مقطع است. هاش سنگین‌تر است و بیشتر برای ستون به کار میرود.
عدد نمره تیرآهن چه معنایی دارد؟
نمره تیرآهن ارتفاع اسمی مقطع را نشان میدهد. برای مثال تیرآهن 18 یا IPE 180 ارتفاعی برابر 180 میلیمتر دارد.
وزن یک شاخه تیرآهن چگونه محاسبه میشود؟
وزن هر متر تیرآهن را از جدول استاندارد بخوانید و در طول شاخه ضرب کنید. برای مثال IPE 160 با وزن 15.8 کیلوگرم بر متر، در یک شاخه 12 متری حدود 190 کیلوگرم وزن دارد.
تیرآهن لانهزنبوری چه مزیتی دارد؟
با برش و جوش دوباره جان، ارتفاع تیر حدود یکونیم برابر میشود و مقاومت و سختی خمشی آن بدون افزایش وزن بالا میرود. همچنین از حفرههای جان میتوان برای عبور تاسیسات استفاده کرد.
طول استاندارد شاخه تیرآهن چقدر است؟
طول رایج شاخههای تیرآهن 12 متر است.
مقاطع فولادی مرتبط
میلگردورقپروفیللولهنبشیناودانی
منابع و استانداردهای مرجع
- EN 10365: مقاطع فولادی گرم‌نوردیده I و H و ناودانی، ابعاد و جرم‌ها
- DIN 1025-5 و DIN 1025-2: ابعاد تیرآهن‌های IPE و IPB
- EN 10034: رواداری شکل و ابعاد مقاطع I و H فولادی
- EN 10025-2: فولادهای ساختمانی غیرآلیاژی گرم‌نوردیده، شرایط فنی تحویل
- استاندارد ملی ایران شماره 1791: تیرآهن گرم‌نوردیده
- مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران: طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی
