تیرآهن ها یکی از اجزای کلیدی در پروژه های عمرانی محسوب می شوند و نقش حیاتی در تضمین ایمنی و مقاومت سازه ها ایفا می کنند. با توجه به نیاز متنوع پروژه ها، انواع تیرآهن تولید می شود تا بتواند در طیف گسترده ای از سازه ها (از ساختمان‌های مسکونی و تجاری گرفته تا پل ها و سازه های صنعتی) مورد استفاده قرار گیرد.
تیرآهن هاش با مقطع پهن تر و بال های قوی تر، نسبت به تیرآهن های معمولی، گزینه ای ایده آل برای تحمل بارهای سنگین و ایجاد سازه های پایدارتر است. البته قیمت تیرآهن با این ویژگی ها ممکن است نسبت به تیرآهن معمولی، بالاتر باشد اما هزینه اضافی در مقابل بهره مندی از مزایای قابل توجهی مانند افزایش استحکام و دوام سازه، توجیه پذیر است.
در ادامه این مطلب قصد داریم توضیح دهیم که تیرآهن هاش چیست و نسبت به تیرآهن معمولی چه مزایایی دارد، سپس به بررسی ویژگی های تیرآهن هاش، کاربردها و مزایای استفاده از تیرآهن هاش می پردازیم.
تیرآهن هاش (H-Beam) که به آن “تیرآهن بال پهن” نیز گفته می شود، یک نوع پروفیل فولادی است که به دلیل شکل هندسی خاص خود کاربردهای گسترده ای در ساخت و ساز دارد. تیرآهن هاش به شکل حرف H انگلیسی طراحی شده است که این طراحی باعث می‌شود تا این نوع تیرآهن نسبت به تیرآهن‌های معمولی-I-شکل، توان باربری بالاتری داشته باشد و در برابر نیروهای خمشی و پیچشی، مقاومت بیشتری از خود نشان دهد.
به عبارتی اگر بخواهیم بگوییم تیرآهن هاش یا بال پهن چیست؟ باید گفت هاش دارای تیر عریض با بال های پهن (مانند H) است که طول بال هایش به نسبت تیرآهن IPE (تیرآهن معمولی) بزرگتر است. اندازه بال این پروفیل با ارتفاع جان برابر بوده و از آن برای تهیه ستون، تیر و خرپا نیز استفاده می گردد.
اگر بخواهیم تیرآهن های هاش را دسته بندی کنیم، می توان آنها را در سه دسته کلی قرار داد؛ هاش سبک، هاش سنگین و هاش فوق سنگین از انواع تیرآهن در بازار هستند. عواملی چون ضخامت و وزن، این تیرآهن ها را از یکدیگر متمایز کرده است. در ادامه با انواع تیرآهن هاش آشنا می شویم:
| نوع تیرآهن هاش | نام دیگر | علامت | سایز | ارتفاع تیر (H) | طول بال (mm) | توضیحات |
|---|---|---|---|---|---|---|
| تیرآهن هاش سبک | تیرآهن hea | HEA~IPBL | 10 الی 100 | 96 تا 590 | 100 تا 300 | علامت L نشان‌دهنده سبک وزن بودن تیرآهن |
| تیرآهن هاش سنگین | تیرآهن heb | HEB~IPB | 10 الی 600 | 100 تا 600 | 100 تا 300 | طبق استاندارد فولاد کشور آلمان تولید می شود |
| تیرآهن هاش فوق سنگین | تیرآهن HEM | HEM~IPBV | 10 الی 100 | 120 تا 1008 | 106 تا 302 | علامت V به معنای وزن سنگین تر تیرآهن است |
در جدول بالا تیرآهن hea به عنوان تیرآهن سبک، تیرآهن heb به عنوان یک تیرآهن سنگین و HEM به عنوان یک تیرآهن فوق سنگین قابل مقایسه هستند. برای اطلاعات بیشتر، جدول وزنی تیرآهن هاش می تواند تفاوت hea و heb را در سطح وسیع تری به نمایش بگذارد؛ حتی در بعضی از این جدول ها، مشخصات فنی تیرآهن هاش نیز وجود دارد.
مشخصات فنی و ساختاری انواع هاش متفاوت است؛ در ادامه با مشخصات تیراهن بال پهن آشنا می شوید:
استحکام و توان باربری بسیار بالای هاش، باعث شده کاربرد تیرآهن هاش را در ساخت انواع سازه مشاهده کنیم؛ در ادامه با تعدادی از آنها آشنا می شویم:
موارد بالا تنها بخشی از کاربردهای مهم تیرآهن بال پهن در صنایع مختلف هستند. این ویژگی ها باعث می شوند تولید و نورد تیرآهن روز بروز افزایش پیدا کند و تیرآهن هاش به عنوان یک انتخاب برتر در پروژه های بزرگ و پیچیده، نقش حیاتی در تضمین دوام و ایمنی سازه های فلزی ایفا کند.
فرق تیرآهن و هاش تنها به شکل ظاهری آنها محدود نمی شود؛ این دو نوع تیرآهن از نظر کاربرد، مقاومت در برابر بارهای مختلف و نحوه توزیع تنش در سازه ها نیز تفاوت های قابل توجهی دارند. سعی کردیم در جدول زیر به طور خلاصه اما جامع به تفاوت تیرآهن و هاش بپردازیم:
| ردیف | موارد | تیرآهن معمولی | تیرآهن هاش |
|---|---|---|---|
| 1 | شکل سطح مقطع | I | H |
| 2 | ابعاد بال‌ها | کمتر از جان | برابر با ابعاد جان |
| 3 | استحکام | کمتر | بیشتر |
| 4 | وزن | کمتر | بیشتر |
| 5 | قیمت | کمتر | بیشتر |
| 6 | کاربردها | سازه‌های کوچک و سبک | پل‌ها و سازه‌های بلند، صنایع سنگین |
| 7 | طول مجاز | حدود 30 متر | حدود 100 متر |
| 8 | روش تولید | نورد گرم | نورد گرم |
| 9 | انواع | ipe و inp | HEB و HEA و HEM |
| 10 | مقاومت برشی | کمتر | بیشتر |
| 11 | مقاومت خمشی | کمتر | بیشتر |
| 12 | مقاومت در برابر ضربه | کمتر | بیشتر |
| 13 | مقاومت در برابر زلزله | کمتر | بیشتر |
| 14 | مقاومت در برابر فشار | کمتر | بیشتر |
| 15 | تحمل وزن بار | کمتر | بیشتر |
| 16 | پایداری ساختاری | کمتر | بیشتر |
میزان استحکام، یکی از ویژگی های متفاوت بین هاش و تیرآهن است؛ در مقایسه این دو، می‌توان به استحکام بیشتر هاش، نسبت به تیرآهن معمولی، اشاره کرد. به دلیل بزرگتر بودن سطح مقطع تیرآهن هاش و ضخامت بالای جان و بال این پروفیل، مقاومت آن در برابر بارهای خمشی و بارهای برشی بیشتر است.
این افزایش استحکام در برابر بارهای خمشی، باعث شده است که بتوان از تیراهن هاش در متراژهای طویل استفاده کرد. حداکثر طول مجاز برای استفاده از تیرآهن معمولی، حدود 30 متر است
در حالی که برای تیرآهن هاش، حداکثر طول مجاز چیزی در حدود 100 متر است. این قابلیت باعث شده است که این محصول در ساخت ستون های بلند در ساختمان های بلند مرتبه و برج ها، بیشتر مورد توجه قرار بگیرد و بر قیمت تیرآهن هاش نیز اثر بگذارد.
یکی دیگر از موارد تفاوت تیرآهن و هاش در زمینه کاربردهای آنها است؛ در صنایع راه سازی به خصوص طراحی و ساخت پل های ماشین رو با طول زیاد، تیرآهن هاش پر کاربردتر است! زیرا هم مقاومت بالاتری در برابر خمش داشته و هم در طول‌های زیاد، قابل استفاده است.
از طرف دیگر در ساخت اسکله ها، ساخت سد، طراحی و ساخت ماشین آلات فوق سنگین نیز از تیرآهن هاش استفاده می شود. همچنین در برج های بلند مرتبه و سازه های ضد زلزله نیز به جهت افزایش استحکام و مقاومت سازه، پروفیل هاش بیشتر کاربرد دارد.
از طرفی در پروژه های ساخت و ساز کوچک و سبک که نیازی به طول زیاد ستون نیست، می توان به منظور جلوگیری از افزایش هزینه ها، از تیرآهن معمولی استفاده کرد. به طور کلی تفاوت تیرآهن و هاش از نظر کاربرد، فاحش است! طراح و سازنده باید با در نظر گرفتن این تفاوت ها، آهن آلات و مصالح مناسب را انتخاب نماید.
تیرآهن هاش به دلیل سطح مقطع بزرگتر و ضخامت بیشتر بال و جان، وزن بیشتری نسبت به تیرآهن معمولی دارد؛ همین افزایش وزن تیرآهن باعث شده است که استفاده از هاش در پروژه های کوچک و سبک به صرفه نباشد.
زیرا از نظر هزینه ای نیز استفاده از تیرآهن هاش، بسیار پرهزینه تر از تیرآهن معمولی خواهد بود. بنابراین طراحان و سازندگان باید بر اساس اصول محاسبات مهندسی و استانداردها از بین تیرآهن معمولی و هاش، پروفیلی را انتخاب کنند که:
اولاً دوام و استحکام کافی را داشته باشد، دوماً تا حد امکان در اجرای پروژه از نظر مالی صرفه جویی شود. بنابراین یک طراح باید به تفاوت تیرآهن و هاش از نظر هزینه ای، کاملاً مسلط باشد. در جدول اشتال، استانداردهای مربوط به وزن و سایز دقیق هریک از تیرآهن های ساده و تیرآهن هاش، ارائه شده است.
یکی از سوالاتی که شاید در زمان بررسی تفاوت تیرآهن و هاش پیش آید، روش‌های تولید آنها است؛ تیرآهن ها همگی به روش نورد گرم تولید شده و تفاوتی در نوع فرآیند تولید وجود ندارد! البته بسته به نوع و شکل ماده اولیه، کمی پروسه تولید، می تواند متفاوت باشد.
ماده اولیه ای که برای تولید تیرآهن مورد استفاده قرار می گیرد یا اسلب های مستطیلی هستند یا اسلب های اچ شکل؛ در فرآیند تولید تیرآهن و هاش از اسلب های مستطیلی، کمی فرآیند فرم دهی سخت تر و پیچیده تر است. چون تعداد مراحل لازم برای فرم دهی محصول و رسیدن به شکل نهایی، بیشتر خواهد بود.
در نورد به کمک اسلب‌های اچ شکل، چون ماده اولیه از نظر ظاهری شبیه محصول نهایی است، پروسه نورد با سهولت بیشتری انجام خواهد شد. به طور کلی، نورد گرم تیرآهن در چهار مرحله زیر انجام می گردد:
تیرآهن هاش بال پهن به دلیل شکل خاص و ویژگی های فنی خود دارای مزایا و معایبی است که در زیر به آنها اشاره می کنیم:
مزایای تیرآهن هاش
معایب تیرآهن هاش
به طور کلی، تیرآهن هاش برای پروژه هایی که نیاز به استحکام بالا و توزیع مناسب بار دارند، انتخاب درستی است، اما باید هزینه ها و محدودیت های حمل و نصب آن را نیز مد نظر قرار دهید.
تیر آهن بال پهن در 4 مرحله اصلی به تولید می رسد:
ابتدا بیلت یا اسلب تحت عملیات نورد گرم قرار می گیرد؛ غلتک های عمودی و افقی فشار لازم را اعمال کرده و شکل اولیه تیرآهن هاش را ایجاد می کنند. در این فرآیند، ضخامت مقطع کاهش و طول آن افزایش می یابد.
با تنظیم دقیق غلتک ها، بال ها به ضخامت و ارتفاع مورد نظر می رسند. این مرحله بسیار حساس است، زیرا هرگونه خطا می تواند باعث تغییر ابعاد و خمیدگی جان تیرآهن اچ شود. استفاده از نورد مورب به کنترل بهتر ابعاد و افزایش سرعت تولید کمک می‌کند.
در این مرحله، تیرآهن باید با دقت خنک شود، زیرا این فرآیند خنک سازی، بر مقاومت و سختی نهایی آن تاثیر می گذارد. روش های مختلفی برای خنک کردن انواع فولاد وجود دارد که با توجه به آلیاژ به کار رفته در تیرآهن باید بهترین روش را برگزید.
ماده اولیه تیرآهن H، اسلب یا بلوک های پیش فرم هستند! در این مرحله متناسب با نوع ماده اولیه، ابعاد نهایی تیرآهن از جمله عرض جان، ارتفاع و ضخامت بال ها تنظیم و به طول های دلخواه برش زده می شود.
در این مرحله، ابعاد و کیفیت تیرآهن از نظر فنی و ظاهری بررسی شده و پس از تأیید، مطابق با استانداردها بسته بندی می شود. مشخصات تیرآهن بال پهن به مشتری ارائه می گردد تا از جزئیات آن آگاه شود.
سوالات متداول
تیرآهن هاش به شکل حرف H انگلیسی طراحی شده است و تیر عریض با بال های پهن دارد. اندازه بال این محصول با ارتفاع جان آن برابر است و مقاومت بیشتری دارد.
کاربردهای مختلف تیرآهن هاش مواردی چون ساخت پل ها، سازه های بلند مرتبه، سازه های صنعتی، ساخت ستون ها، پروژه های زیرساختی، ساختمان های تجاری، سازه های باربر سنگین، سازه های مقاوم در برابر زلزله و غیره است.
1- تیرآهن هاش سبک (HEA) :
کاربرد: مناسب برای سازه هایی با وزن کمتر یا پروژه هایی که به استحکام متوسط نیاز دارند.
2- تیرآهن هاش سنگین (HEB) :
کاربرد: مورد استفاده در سازه های سنگین، مانند ساختمان های بلند مرتبه و پل ها.
3- تیرآهن هاش فوق سنگین (HEM) :
کاربرد: مناسب برای سازه هایی با بارگذاری بسیار سنگین و نیاز به پایداری فوق العاده، مانند پل های بزرگ و ستون های سنگین.
سبک ترین تیرآهن (شاخه 12 متری) حدود 200 کیلوگرم وزن دارد و سنگین ترین تیرآهن حدود 2550 کیلوگرم است.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.