همان طور که می دانید تیرآهن از اجزای اصلی هر سازه فلزی می باشد. البته از آهن آلات در سازه های بتنی نیز به وفور استفاده می شود. وظیفه اصلی تیرآهن در هر سازه تحمل بارهای مختلف وارد بر سازه بوده که ممکن است به صورت استاتیکی یعنی ثابت و یا دینامیکی یعنی متغیر و ناگهانی باشد، بنابراین آنچه در تیرآهن ها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است میزان مقاومت تیرآهن در برابر بارهای وارد شده به سازه می باشد.
در واقع تیرآهن های مختلفی که در یک سازه استفاده می شوند باید این قابلیت را داشته باشند که بتوانند بارهای وارده را تحمل کرده و آن را به ستون ها و دیوارها انتقال دهند تا از آنجا نیز به فونداسیون و نهایتاً زمین انتقال پیدا کند. اگر مقاومت تیرآهن در حد استاندارد باشد و از یک نمره تیرآهن صحیح برای پروژه مورد نظر استفاده شود سازه ای پایدار در برابر حوادثی مانند طوفان و زلزله خواهیم داشت. در غیر این صورت احتمال فروپاشی سازه به دلیل افزایش بارهای وارد شده وجود دارد.
در حال حاضر تمام تیرآهن هایی که در کشورمان ایران و یا سایر کشورهای پیشرو در زمینه فولاد و آهن مانند روسیه، چین و اروپا ساخته می شوند از یک سری استانداردهای جهانی تأیید شده پیروی می کنند. البته نکته قابل توجهی که وجود دارد این است که تیرآهن های تقلبی و با کیفیت پایین نیز در بازار وجود دارند، بنابراین کارفرمایان و مدیران اجرایی باید دقت زیادی در هنگام خرید تیرآهن داشته باشند. آنچه شما به عنوان مقاومت تیرآهن برای انتقال بارهای وارد بر سازه نیاز دارید تنها توسط تیرآهن هایی که تحت استانداردهای لازم تولید شده باشند به وقوع می پیوندد. در واقع مقاومت تیرآهن مورد استفاده در سازه ها باید طوری باشد که بتواند فشارهای تنشی و کششی محاسبه شده را به خوبی تحمل کند. بر این اساس مهم ترین استانداردهایی که برای ساخت پروفیل و تیرآهن وجود دارد عبارتند از استاندارد ipe، inp و ipb. در خصوص انواع تیرآهن و تفاوت تیرآهن های ipb و ipe می توانید به مقالات موجود در سایت مرکزآهن مراجعه نمایید.
مقاومت تیرآهن که همان میزان تحمل بار تیرآهن است به موارد مختلفی مانند اندازه، ابعاد، سطح مقطع، استاندارد مورداستفاده برای ساخت و جنس آلیاژ به کار برده شده بستگی دارد. بر این اساس میزان مقاومت تیرآهن هایی که در کارخانه های مختلف و یا کشورهای متفاوت ساخته می شوند می تواند کاملاً تفاوت داشته باشد. به طور کلی هر تیرآهن از دو بخش بال و جان تشکیل می شود. هرچه میزان ضخامت و طول جان و بال تیرآهن بیشتر باشد مقاومت تیرآهن نیز در برابر انواع نیروهای وارد شده بر سازه بیشتر خواهد شد.
عکس این قضیه نیز صادق است. از طرفی هرچه میزان کربن به کار برده شده در فولادی که به عنوان مواد اولیه ساخت تیرآهن استفاده شده، بیشتر باشد سختی آن نیز بیشتر بوده و از مقاومت بالاتری برخوردار است. توجه داشته باشید که اگر قرار است از تیرآهن برای کنترل یک بار متمرکز در سازه استفاده شود باید دقت بیشتری در انتخاب نوع تیرآهن داشته باشید و از انواعی استفاده کنید که مقاومت بالاتری دارند. هرچه میزان مقاومت تیرآهن بالاتر باشد قیمت تیرآهن نیز بیشتر می شود، اما برای بارهای گسترده می توان از تیرهای با مقاومت کمتر نیز در تعداد بالا استفاده نمود تا پایداری لازم برای سازه ایجاد شود.
به طور کلی مقاومت تیرآهن ها به عوامل متعددی اعم از ظاهر و ساختار محصول، استانداردهای تولیدی و کیفیت تولید تیرآهن بستگی دارد از این رو لازم است مقاومت تیرآهن ها را برای سایزهای مختلف بررسی نماییم. هرچند میزان دقیق مقاومت تیرآهن براساس تست های آزمایشگاهی مرتبط با تحمل بار آن ها و مقاومت در برابر تنش و فشار و کشش محاسبه می گردد ولی می توان به طور کلی این میزان را در سایزهای مختلف بررسی نمود. سایز 12 تیرآهن را می توان یکی از پرکاربردترین پروفیل ها به شمار آورد که در صنعت و ساخت و ساز به وفور یافت می گردد. این محصول براساس استاندارد IPE تولید شده و دارای مقاومت مناسبی برای استفاده در سقف و ستون سازه ها می باشد. هرچند مقاومت این تیرآهن نسبت به سایزهای بالاتر کمتر می باشد ولی برای استفاده هایی اعم از ستون و یا پوشش های سقفی بسیار مناسب است. با این حال در سازه های سنگین از این تیرآهن نمی توان به عنوان ستون استفاده نمود ولی استفاده از آن در سازه های سبک تر منعی ندارد. قیمت تیرآهن 12 نسبت به سایر سایزها متفاوت بوده و ممکن است به دلیل وزن پایین قیمت کمتری داشته باشد.
سایز بعدی رایج در تیرآهن ها پس از نمره 12، نمره 14 می باشد، این محصول که دارای سایز بزرگ تری بوده، وزن بیشتری نیز داشته و در نتیجه قیمت بالاتری نیز در بازار دارد. از جمله موارد تاثیرگذار بر مقاومت تیرآهن 14 می توان به نوع مواد اولیه مورد استفاده و کارخانه تولیدکننده اشاره نمود. با توجه به بالاتر بودن مقاومت تیرآهن 14 نسبت به سایز 12، از این محصول در مواردی که نیاز به مقاومت و استحکام بالاتری می باشد، استفاده می گردد. از جمله کاربردهای سایز 14 پروفیل تیرآهن می توان به استفاده در ستون ها و پوشش های سقفی اشاره نمود. این محصول نیز مانند تیرآهن سایز 12 در سازه های سبک تری مورد استفاده قرار می گیرد در سازه های سنگین استفاده از تیرآهن 14 چندان رایج نمی باشد.
مقاومت تیرآهن 16 نیز به استاندارد تولیدی، مواد اولیه و کیفیت ساخت کارخانه تولیدی وابسته می باشد از این رو لازم است پیش از خرید نسبت به میزان مقاومت محصول موردنظر اطلاعات لازم را کسب نمایید. همان طور که می دانید به علت سایز بزرگ تر تیرآهن های 16 نسبت به نمره 12 و 14، این محصول مقاومت بیشتری داشته و علاوه بر پوشش های سقفی و ستون از آن ها در ساخت خرپا و پل های بزرگ نیز استفاده می گردد. علی رغم سایزهای 12 و 14 از این تیرآهن به علت مقاومت بالایی که دارد، می توان در ساخت سازه های سنگین استفاده نمود.
تیرآهن 18 دارای مقاومت بسیار بالایی بوده و به راحتی می توانند در سازه هایی با وزن سنگین مورد استفاده قرار گیرند. با این حال مقاومت این محصول نیز براساس مواد مصرفی و کیفیت کارخانه تولیدی می تواند متفاوت باشد. از تیرآهن 18 به دلیل مقاومت بسیار بالایی که دارد اکثرا به عنوان ستون اصلی سازه استفاده می شود. به طور کلی مقاومت تیرآهن های فولادی با استفاده از تست های آزمایشگاهی بررسی می گردد ولی براساس جداول موجود در منابع نیز می توان میزان مقاومت آن ها را بررسی نمود.
این مقاطع به شکل های مختلفی تولید می شوند که هر کدام وظایف خاصی را در سازه دارند. به همین دلیل میزان مقاومت تیرآهن بر اساس نقشی که در سازه ایفا می کند متفاوت خواهد بود. از این نظر تیرآهن ها به انواع زیر تقسیم می شوند:
شاه تیر
شاه تیر همان تیرآهن اصلی است که باید بیشترین مقاومت را در سازه داشته باشد، زیرا به عنوان مهم ترین عضو سازه باید بتواند بارهای اصلی وارد شده را تحمل کند و آن ها را به تیرچه های کناری بدون ایجاد آسیب در تیرآهن یا سازه انتقال دهد. این نوع تیرها به ستون ها یا سقف ها وصل می شوند تا بتوانند از طریق تیرچه ها بارهای سازه را به ستون انتقال دهند.
تیرچه
تیرچه ها نوعی تیرآهن فرعی هستند که به تعداد بالا در حد فاصل شاه تیر و دیوار یا ستون قرار می گیرند تا بارهای سقف را از شاه تیر گرفته و به دیوار یا ستون منتقل کنند. این محصول استفاده زیادی در صنعت و ساخت و ساز داشته و تفاوت هایی با تیرآهن دارد.
تیر نعل درگاهی
تیر نعل درگاهی را می توان یکی از پرکاربردترین انواع تیرآهن به شمار آورد که دارای مقاومت مناسبی می باشد. این نوع تیرآهن ها در قسمت های بازشوی ساختمان مانند پنجره و درب قرار می گیرند تا دیوارهای آجری متصل به آن ها را پایدار نگه دارند.
تیرهای لبه ای یا کناری
این مقاطع تنها در کنار ساختمان در قسمت کلاف بندی برای افزایش مقاومت ساختمان در برابر نیروهای اضافی استفاده می شوند. در واقع این تیرها هم تیرآهن های سقف و هم دیوارهای پیرامونی را از نظر مقاومتی تقویت می کنند.
جمع بندی
همان طور که گفتیم مقاومت مهم ترین ویژگی هر تیرآهن می باشد. در واقع قبل از اجرای هر پروژه مهندسین طراح باید بتوانند میزان بارهای احتمالی وارد بر سازه را به درستی محاسبه کنند و بر اساس آن از تیرآهن های مناسب که بتوانند در برابر این نیروها مقاومت لازم را داشته باشند استفاده نمایند.