تیر آهن

تیرآهن و میلگرد از پرکاربردترین انواع آهن آلات هستند که در ساختمان بیشترین استفاده را دارند. بر اساس نسبت بال‌ها و عرض آن‌ها به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. تیرآهن مهمترین نوع پروفیل‌های ساختمانی است که به سه صورت معمولی IPE (استاندارد اروپا و ایران)، INP (استاندارد چین و روسیه) و IPB (بال پهن) وجود دارد. تیرآهن معمولی به ارتفاع ۸۰ تا ۶۰۰ میلیمتر عرضه می‌شود و مورد استفاده آن در ستون‌ها، خرپاها، نعل درگاه‌ها، بیم‌ها در پوشش سقف‌ها و پل‌های لانه زنبوری می‌باشد.

تیرآهن اساسی ترین پروفیل ساختمانی است که بعضا در پروژه های صنعتی نیز کاربرد دارد.

تیرآهن به سه صورت یافت می شود:

۱. تیرآهن IPE (استاندارد اروپا و ایران)

۲. تیرآهن INP (استاندارد چین و روسیه)

۳. تیرآهن IPB (بال پهن)

تیرآهن IPE و INP به ارتفاع ۸۰-۶۰۰ میلیمتر و تیرآهن IPB به ارتفاع ۱۰۰-۱۰۰۰ میلیمتر تولید می شود. کاربرد تیرآهن در ساختمان به صورت ستون، خرپا، نعل درگاه، تیر در پوشش سقف ها و پل های لانه زنبوری استفاده می شود.

تیرآهن IPE
این تیرآهن معمولی و استاندارد I شکل در ایران وجود دارد. این تیرآهن طبق استاندارد اروپا تولید می شود و ضخامت بال آن ثابت است.

تیرآهن INP
تیرآهن I شکل که ضخامت بال آنها با فاصله گرفتن از جان تیرآهن کاهش می یابد که این استاندارد کارخانجات روسیه و چین می باشد.

تیرآهن IPB

تیرآهن H یا تیر آهن های عریض که در آنها طول بال ها نسبت به تیرآهن های IPE افزایش یافته است.

از جمله مزایای استفاده از تیرآهن:

۱. امکان توسعه سازه بعد از اتمام وجود دارد.
۲.  امکان اتصال چند قطعه به یکدیگر وجود دارد.
۳. قطعاتی در کارخانه به صورت پیش ساخته هستند.
۴. اجرا و نصب آنها سرعت بالایی دارد
۵.  فضای کمتری نسبت به بتند اشغال می کند
۶. و در ارتفاع زیاد کاربرد دارد.

یکی از دلایل پیشرفت سریع کشورهای نو ظهوراز نظر کارشناسان استفاده از سازه های فولادی پیش ساخته درساخت و سازهای سریع همراه با کیفیت زیر ساخت های تجاری،درمانی،صنعتی و مسکونی این کشورها می باشد.

معایب استفاده از تیرآهن :

۱. ضعف در دمای زیاد:

مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما کاهش یافته اگر دمای اسکلت فلزی از ۵۰۰ به ۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد تعادل ساختمان به خطر می افتد.

۲. خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی:

قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته می شود و مخارج نگهداری و محافظت آن زیاد است.

۳. تمایل قطعات فشاری به کمانش:

با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا کوچک است تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف به شمار می آید.

۴. جوش نامناسب:

در ساختمان های فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش – پرچ – پیچ صورت می گیرد استفاده از پیچ و مهره  و تهیه و یاخت قطعات در کارخانجات  اقتصادی ترین و فنی تری کار می باشد.که در کشور ما برای ساختمان های متداول چنین امکانی وجود ندارد اتصال با جوش به علت عدم مهارت کافی جوش کاران استفاده از ماشین الات قدیمی عدم کنترل توسط مهندس ناظر گران بودن هزینه آزمایش جوش.... بزرگترین ضعف می باشد.

 تیرآهن های لانه زنبوری :

دلیل نامگذاری تیرهای لانه زنبوری، شکل گیری این تیرها پس از عملیات بریدن، دوباره جوش دادن و تکمیل پروفیل است. این گونه تیرها در طول خود دارای حفره‌های توخالی در جان هستند که به لانه زنبور شبیه است. به همین‌ سبب به این گونه تیرها لانه زنبوری می‌گویند. هدف از ساخت تیرهای لانه زنبوری‌ این است که تیر بتواند ممان خمشی بیشتری را با خیز نسبتاً کم‌، همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه‌، تحمل کند.

محاسن‌ تیرآهن لانه زنبوری :

۱. با تبدیل تیر آهن معمولی به تیر آهن لانه زنبوری‌، در نتیجه تیری با ارتفاع بیشتر‌، قوی‌تیر و هم وزن تیر اصلی حاصل می‌شود.

۲. با کم شدن وزن مصالح و سبک بودن تیر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر خواهد بود.

۳. از فضاهای ایجاد شده (حفره‌ها) در جان تیر می‌توان لوله‌های تاسیساتی و برق را عبور داد.

۴. در ساختن تیر لانه زنبوری، منجر به افزایش ارتفاع تیر می‌شود. باید استاندارد کاملاً رعایت شود. در غیر این صورت خطر خراب شدن تیر زیر بار وارده شده حتمی است.

۵. بیشترین مزیت تیرهای لانه زنبوری که در حقیقت مقطعی غیر فشرده است، در مقایسه با سایر مقاطع استاندارد (فشرده)، ایجاد ممان اینرسی نسبتاً خوب آن حول محور قوی تیر (X) است که به سبب ایجاد فاصله بال‌ها از محور خنثی و افزایش ارتفاع تیر است. بنابراین مقاومت خمشی تیر ‌‌افزایش یافته‌، همچنین سختی آن نیز بیشتر می‌شود.

۶. حتی این کاهش وزن در تیرها، باعث کاهش وزن مرده ساختمان خواهد شد. در نتیجه آن‌، بار کمتری به عناصر اصلی سازه، خصوصاً ستون‌ها وارد خواهد شد.

۷. از سوی دیگر بهینه‌ترین وضعیت در طراحی سازه‌ها، اقتصادی بودن آن است که در تیرهای لانه زنبوری به دلیل آن که مقطع هر تیر به صورت زاویه دار (زیگ زاگ)، توسط دستگاه برش بریده می‌شود، با جابجایی دو قسمت آن، نسبت به هم، تیر به صورت لانه زنبوری در خواهد آمد.

۸. صرفه جویی نسبی در مصرف فولاد صورت خواهد گرفت. از لحاظ تاسیسات ساختمان نیز‌، این گونه تیرها مورد استقبال قرار می‌گیرند. زیرا که می‌توان از فضاهای خالی در جان تیر برای عبور لوله‌های تاسیسات ‌یا کابل‌های برق استفاده نمود. این موضوع یکی از نقاط قوت منحصر به فرد این گونه تیرها است.

۹. تیرهای لانه زنبوری به میزان چشمگیری از ارتفاع سقف می‌کاهند. 

معایب تیر لانه زنبوری :

از جمله معایب تیر لانه زنبوری وجود حفره های آن است که نمیتواند تنش های برشی را در محل تکیه گاه های پل به ستون یا اتصال تیر آهن تودلی به پل لانه زنبوری تحمل کند. بنابراین برای رفع این عیب اقدام به پر کردن بعضی از این حفره ها با ورق فلزی و جوش میکنند تا اتصال فرعی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام شود. تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی میتواند به صورت پل فقط در یک دهانه یا به صورت پل ممتد به کار رود.

روش ساخت لانه زنبوری :

روش تهیه تیر های لانه زنبوری از این قرار است که ابتدا در روی جان تیر آهن نورد شده با استفاده از الگو که به صورت ۵ شش ضلعی از ورق آهن سفید یک میلیمتری (شابلن) با توجه به استاندارد ساخته شده خط می گردد سپس تیر آهن را روی یک شاسی افقی با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف برای جلوگیری از تاب برداشتن قرار میدهند. آنگاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منکسر اقدام به برش میکنند تا پروفیل به دو قسمت بالا و پائین تقسیم شود. حال اگر قسمت بالا را به اندازه یک دندانه جابجا کنیم و دندانه های قسمت بالا و پائین را به دقت مقابل هم قرار دهیم و از دو طرف کارگر ماهر آن را جوشکاری کنند با استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک برای اتصال دو نیمه بریده شده، یک جوش خوب بی عیب سریع و مقرون به صرفه بدست خواهد آمد.
تیر ساخته شده در محل تکیه گاه ها با توجه به حفره های خالی آن در مقابل تنش های برشی ضعیف میشود. برای جبران این نقیصه با توجه به منحنی نیروی برشی نیز به پر کردن حفره ها با ورق های تقویتی اقدام میکنید.