تیرآهن دوبل

تیرآهن چیست؟

تیرآهن نوعی پروفیل فولادی است که برای ساخت اسکلت سازه‌ها، ستون، خرپا و تیر مورد استفاده قرار می‌گیرد و قدرت لازم برای تحمل بارهای خمشی و لنگر برشی را دارد. این محصول یا به شکل حرف انگلیسی H تولید می‌شود یا I که هرکدام از این شکل‌ها نیز انواع مختلفی دارند. پروفیل‌هایی که به شکل H هستند با نام تیرآهن هاش شناخته می‌شوند.

این پروفیل‌ها معمولا از جنس فولاد ساخته می‌شوند؛ اما کارخانه‌های مختلف از آلیاژهای فولاد گوناگون استفاده می‌کنند که باعث می‌شود محصولاتشان در بعضی از ویژگی‌ها باهم تفاوت‌های جزئی داشته باشد. تیرآهن‌ها به صورت شاخه‌ای تولید می‌شوند و طول شاخه‌ها نیز معمولا ۶ یا ۱۲ متر است. سطح مقطع آن‌ها از دو بخش بال و جان تشکیل شده است که شکل آن‌ها با توجه به نوع تیرآهن تعیین می‌شود. جان تیرآهن قسمت افقی بدنه است و بال‌ها دو قسمت عمودی هستند که با زاویه ۹۰ درجه نسبت به جان قرار می‌گیرند.

تیرآهن جزو مقاطع فولادی است که در اغلب سازه‌ها و پروژه‌های عمرانی کاربرد دارد و به همین خاطر در انواع مختلفی تولید می‌شود. این پروفیل فولادی سنگین، فشارها و نیروهای وارد بر سازه را تحمل می‌کند و مقاومت آن را افزایش می‌دهد.

تیرآهن دوبل چیست؟

تیرآهن‌ها برای دوبل شدن با جوش و یا اتصال نبشی، ناودانی و ورق فولادی به هم وصل می‌شوند. تیرآهن دوبل اغلب برای ایجاد قاب‌های خمشی در ساختمان‌های مرتفع به‌کار می‌آید. استفاده از این مدل ستون مقاومت ساختمان را بالا می‌برد اما به‌خاطر بالا بودن قیمت تیرآهن نسبت به دیگر مقاطع فولادی هزینه‌های پروژه افزایش می‌یابد. تیرآهن دوبل از نظر ظاهر و سطح مقطع به قوطی‌های تو خالی شبیه است. ولی فرقی که با قوطی دارد این است که از اطراف بال‌های ستون بیرون آمده. این بال ها نقش به‌سزایی در مقاومت و استحکام ساختمان دارند. البته باید در نظر داشت که بعضی خطاها مثل جوشکاری نادرست موجب ضعیف شدن اتصالات تیرآهن می‌شوند.

وقتی دو عدد تیرآهن I کنار یکدیگر با بست و پلیت یا ورق به هم وصل می‌شوند و برای ساخت ستون‌ها در ساختمان به‌کار می‌روند، تیرآهن دوبل تشکیل شده است. این مقطع فولادی اغلب به‌عنوان تیرآهن ستون برای سازه‌های مرتفع استفاده می‌شود. اغلب تیرآهن‌ها در اندازه‌های متفاوت با طول ۱۲ متر به تولید می‌رسند. اگر که نیاز به طول بیشتر از ۱۲ متر دارید، نیاز است اتصال طولی بین تیرآهن‌ها برقرار شود . تیرآهن ها معمولاً در ساخت انواع ستون های فلزی و اسکلت فلزی سازه ها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. پراستفاده‌ترین تیرآهن در ساخت ستون فلزی، تیرآهن معمولی I و یا هاش H شکل است. طبق مقررات ملی ساختمان اگر که از تیرآهن‌های معمولی در ستون استفاده شود باید به‌صورت دوبله کار شود.

مزایا و ویژگی های تیرآهن دوبل

• تیرآهن مناسب و باکیفیت می‌تواند استحکام ساختمان را بالا ببرد.
• برای ساختن سطح مقطع مد نظر، اگر که قوطی ستون، تیرآهن بال پهن و … ندارید، ساخت  تیرآهن دوبل بهترین گزینه است.
• برای استحکام و تحمل بهتر نیروهای کمانش، سطح مقطع ستون را استفاده از با تیرآهن‌های دوبل افزایش می‌دهند.
• بهره‌مندی از تیرآهن دوبل در مقایسه با تیر ورق، کاربری آسان‌تری دارد.
•  ورق فولادی به‌کار رفته برای دوبل کردن تیرآهن I، مقاومت ستون را مقابل نیروهای کششی بالا می‌برد.

ویژگی های تیرآهن دوبل

یکی از ویژگی‌های مهم تیرآهن‌های دوبل این است که اگر درست اجرا شوند، می‌توانند مقاومت سازه را تا حد چشمگیری افزایش دهند. تیرآهن به‌کار رفته برای ستون دوبل، IPE است و در متصل کردن آن ورق فولادی استفاده می‌کنند که همین موضوع موجب تحمل کشش بیشتر می‌شود. علاوه بر همه این‌ها، نصب راحتی دارد و با کم کردن هزینه‌ها موجب تسریع در اتمام پروژه می‌شود.

کاربرد تیرآهن دوبل

• اگر که به تیرهای بال پهن یا قوطی آهن دسترسی ندارید، می توانید از تیرآهن دوبل برای اجرای ستون‌های سازه استفاده نمایید.
• بهره‌مندی از تیرآهن دوبل راه حلی بسیار سریع و ساده برای ساخت ستون است.
• برای موضوع کمانش به‌وسیله تیرآهن دوبل می‌توانید سطح مقطع ستون را افزایش دهید.

نحوه اتصال تیرآهن برای ستون چگونه است؟

وقتی که یک مقطع فولادی مثل تیرآهن به تنهایی قادر به تامین استحکام و پایداری سازه نباشد، باید به دنبال ساخت تیرآهن دوبل باشید. در این پروسه مهم و با اهمیت، تیرها دوتایی به هم وصل می‌شوند و تیرآهن جدیدی را می‌سازند. تیرآهن‌های به‌دست آمده از این فرآیند، مقاومت بالایی مقابل کشش دارند. به‌طور کلی زمانی که یک پروفیل آهنی، به‌دلیل ویژگی‌های فنی سطح مقطع آن استحکام مورد نظر را برای تشکیل ستون فراهم نکند، می‌توان از این روش اولیه استفاده کرد. تیرآهن دوبل به سه روش متنوع تولید می‌شود که در ادامه برایتان شرح می‌دهیم.

ساخت تیر آهن دوبل با استفاده از روش جفت کردن

برای ساخت تیرآهن دوبل با استفاده از روش جفت کردن، پیش از هر چیزی دو تیرآهن IPE را طوری که جان آن‌ها روبروی هم قرار بگیرد، کنار یکدیگر و روی یک سطح کاملاً صاف می‌گذارند. بعد از آن، بال‌های تیرآهن از هر دو سمت به هم جوش داده می‌شود. روش جوشکاری سرتاسری در این فرآیند ممنوع است، به این دلیل که حرارت حاصل از جوشکاری قادر به ایجاد موج در تیرآهن می‌شود و ویژگی‌های شیمیایی و مکانیکی آن را دچار تغییر می‌کند. به همین علت، میان نقاط جوشکاری شده فاصله‌های معینی را در نظر می‌گیرند و قیمت آنها بر اساس قیمت هاش تعیین می شود.

اتصال دو تیرآهن به کمک ورق سرتاسری

در این مدل اتصال هم از جوشکاری برای ساخت تیرآهن دوبل استفاده می‌شود ولی با این فرق که یک ورق سرتاسری به هر دو مقطع جوش داده می‌شود. در پروسه ساخت تیر دوبل به کمک ورق سرتاسری، بعد از گذاشتن تیرآهن‌های ساده کنار هم، یک ورق روی قسمت اتصال آن‌ها در هر دو سمت می‌گذارند و در نهایت جوشکاری انجام می‌شود. در این روش هم جوشکاری ممتد ممنوع است و لبه ورق از لبه بال هر ستون، باید دو سانتی‌متر فاصله داشته باشد.

اتصال دو تیرآهن از طریق بست های موازی و مورب

به تیر‌های حاصل از این روش تولید، ستون پاباز یا ستون مشبک می‌گویند. این ستون رایج‌ترین نوع ستون دوبل فلزی در ایران است و مقرون به‌صرفه نوع آن هم به حساب می‌آید. در این روش تولید فاصله میان تیرآهن‌های IPE از بقیه روش‌ها بیشتر است و از جوش دادن تعدادی ورق یا تسمه برای وصل کردن آن‌ها به هم بهره می‌برند. این فرآیند، به افزایش سطح مقطع ستون جفت و ممان اینرسی آن کمک می‌کند. در این راه برای ساخت تیرآهن دوبل، جوشکاری باید سرتاسری و دور تا دور همه تسمه‌ها انجام شود و عرض تسمه‌ها هم نباید از نصف طول آن‌ها کمتر باشند.

جوشکاری تیرآهن دوبل

برای تولید تیرآهن دوبل از روش جوشکاری بهره می‌برند. با جوش تیرآهن‌ها به هم وصل شده و جفت می‌شوند. جوش تیرآهن ها در دو حالت سرتاسری و یا با فاصله‌های ۳۰ سانتی‌متری صورت می‌گیرد. روش جوشکاری به نحوه اتصال ستون دوبل ساختمان هم بستگی دارد، اگر که تیرآهن‌ها به کمک بست به هم وصل شوند نیازی به جوشکاری نیست ولی در روش‌های جفت کردن و اتصال با ورق سرتاسری از جوشکاری استفاده می‌کنند. برای جوشکاری و تولید تیرآهن دوبل از دو مدل جوشکاری آرک با الکترود خمیری و جوشکاری آرک با الکترود فلزی بهره می‌برند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

جوشکاری آرک با الکترود خمیری

در این فرآیند از یک الکترود جوشکاری برای وصل کردن تیرآهن‌ها بهره می‌برند که در آخر این الکترود به شکل آرک در می‌آید. در این مدل اتصال، الکترود فلزی جریان را منتقل می‌کند و در بین نوک الکترود و قطعه مورد نظر قوس به‌وجود  می‌آورد. مقاومت الکتریکی با تولید حرارت مناسب باعث ذوب شدن فلز و الکترود می‌شود. در آخر فلز ذوب شده با فلز پایه ترکیب می‌شود و بعد از دور شدن قوس، مخلوط الکترود و فلز پایه به‌شکل جامد درمی‌آید. جوشکاری آرک با الکترود خمیری از رایج‌ترین و بهترین راه‌ها برای متصل کردن مقاطع نازک و ساخت تیرآهن دوبل است.

جوشکاری آرک با الکترود فلزی

در روش جوشکاری آرک با الکترود فلزی، ساخت و ساز به شکل خودکار انجام می‌شود و برای وصل کردن تیرآهن‌های هاش سنگین مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. در روش نیمه اتوماتیک فرد متخصص و کاربلد به‌وسیله دستگیره مخصوص جوشکای، کار را انجام می‌دهد. الکترودهایی که در این پروسه استفاده می‌شوند، پوششی فلزی روی سطح خود دارند که این پوشش به‌وسیله آرک به دو سمت تیرآهن وصل می‌شود تا آن‌ها به هم جوش بخورند.

محاسبه وزن تیرآهن دوبل

از متصل کردن دو تیرآهن معمولی یا IPE با روش‌های مختلف، تیرآهن دوبل ساخته می‌شود. این دو مقطع به‌شکل موازی به هم جوش می‌خورند و برای مقاومت بیشتر در ستون‌ها به‌کار می‌روند. در جدول وزن تیرآهن، محاسبه وزن تیر دوبل بسیار مهم است، به این دلیل که با بالا فتن تعداد طبقات، نیروی وارده به ستون طبقه اول هم بیشتر می‌شود.

در فرآیند محاسبه وزن سازه فولادی می‌توانید از فرمول زیر برای به‌دست آوردن وزن تیرآهن دوبل استفاده کنید.

(طول تیرآهن IPB x 2) × وزن یک متر (از جدول اشتال) = وزن نهایی تیرآهن دوبل

باتوجه به پرکاربرد بودن این محصول در سازه، قیمت تیرآهن تاثیر زیادی در هزینه تمام شده پروژه می‌گذارد.

سایر تیرآهن ها (جانبی)

1) تیر چوبی یا Timber Beam

روی خرپا چوبی، تیر چوبی به صورت افقی بین دو پایه حرکت قرار می‌گیرد. تیر چوبی معمولاً در ساختمان خرپاهای سقف چوبی استفاده می‌شود. ساختار قاب چوبی با ستون‌ها ایجاد شده و ستون‌ها برای حمایت از تیرآهن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها همچنین برای پشتیبانی از صفحات کف در خانه‌های تاریخی و قدیمی با قاب چوبی استفاده می‌شوند. اگر الوار به درستی مراقبت شوند، مصالح ساختمانی محکم و بادوام خواهند بود.

2) تیر بتن مسلح یا Reinforced Concrete Beam

متداول‌ترین نوع تیرآهن چیست ؟ بتن سیمانی ساده و میلگردهای آرماتور یک تیر بتن آرمه را تشکیل می‌دهند. این متداول‌ترین نوع مورد استفاده در ساخت و ساز ساختمان است. این نوع را می‌توان در اغلب منازل مشاهده کرد.

3) تیرآهن استیل یا Steel Beam

تیرآهن‌های فولادی در انبارها، برج‌ها، ساختمان‌های صنعتی و خرپاها و سایر سازه‌های فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تیرهای فولادی I اغلب استفاده می‌شوند؛ زیرا دارای ممان‌های دوم سطح بالایی هستند، به این معنی که از نظر سطح مقطع خود سفت هستند و می‌توانند بار زیادی را بدون افتادگی تحمل کنند.

4) تیر کامپوزیت یا Composite Beam

این یک جزء ساختاری است که از دو ماده مختلف به هم متصل شده و یک واحد را تشکیل می‌دهد. برای مثال از تیرآهن‌های کامپوزیت فولادی و بتنی در ساخت و ساز ساختمان استفاده می‌شود. برای محکم کردن این دال بتنی از یک فلنج فولادی پهن استفاده شده است.

5) تیرآهن ثابت یا Fixed Beam

از انواع تیرآهن می‌توان به تیرآهن ثابت اشاره کرد. این نوع تیرآهن‌ها دارای دو سر ثابت هستند. علاوه بر این، حرکت چرخشی تیرآهن ثابت کنترل می‌شود. انتهای تیرآهن ثابت نمی‌تواند بچرخد؛ زیرا در هر دو انتها ثابت است. تیرآهن ثابت به گونه‌ای قرار می‌گیرد که فشار بالا را تحمل کند. هیچ واکنشی از این نوع تیرآهن‌ها وجود ندارد. در ساخت ساختمان‌های بلند و سازه‌های صنعتی استفاده می‌شود.

6) تیرآهن کنسولی یا Overhanging Beam

معمولاً برای این نوع تیرآهن‌ها از یک سازه تیر مانند پشتیبانی ساده استفاده می‌شود. با این حال، در یک تیر آویزان، یک انتهای آن فراتر از تکیه گاه است. تیر آهن اغلب در هر انتهای ستون برای انتقال بار قرار می‌گیرد. یک ستون یک سر تیر آویزان را پشتیبانی می‎‌کند، در حالی که سر دیگر از تکیه گاه آویزان است. در ساختمان‌های مسکونی، معمولاً از تیرآهن‌های آویزان برای ایجاد سایه یا بالکن استفاده می‌شود. هر دو سر تیر دوگانه آویزان تا حدودی از تکیه گاه دور هستند.

7) تیرآهن پیوسته یا Continuous Beam

تیرآهن پیوسته از دیگر انواع تیرآهن است که یک تیر پیوسته دارد که شامل بیش از دو یا چند دهانه و تکیه گاه می‌باشد. هنگامی که یک تیرآهن در انتها و با تکیه گاه میانی نگهداری می‌شود، به آن تیرآهن پیوسته می‌گویند. دهانه‌های متعددی در این نوع تیرآهن‌ها وجود دارد. در ساخت پل معمولاً از تیر پیوسته استفاده می‌شود. این نوع از تیرآهن‌ها دارای بیش از دو تکیه گاه بوده که در طول آن قرار دارند.

8) تیر خرپا یا Trussed Beam

این تیرآهن‌ها معمولاً برای ساخت سوله‌های کارگاهی و سوله‎های انباری که به دهانه بلند و فضای باز نیاز است استفاده می‌شوند.

9) تیرآهن مستطیل شکل یا Rectangular Beam

سطح مقطع تیر مستطیلی در قسمت پایین تنش و در بالا فشار را تحمل می‌کند. در نتیجه، پایین مقطع تیر نسبت به قسمت بالایی، تقویت بیشتری دریافت می‌کند. تیرآهن‌های مستطیلی رایج‌ترین نوع تیرآهن‌های ساختمانی هستند.

10) تیرآهن مقطع T یا T-section Beam

در اغلب مواقع این تیر به صورت یکپارچه با دال بتن آرمه ساخته می‌شود. گاهی اوقات از تیرآهن‌های T جدا شده و برای افزایش مقاومت فشاری بتن استفاده می‌شود.

11) تیرآهن مقطع I یا I -section Beam

از دیگر انواع تیرآهن می‌توان به تیرآهن I اشاره کرد. در ساخت سازه‌های فولادی از تیرآهن I استفاده می‌شود. در سازه‌های فولادی، تیرآهن‌های I می‌توانند با خیال راحت در برابر نیروهای خمشی مقاومت کنند. تیرآهن‌های مقطع I بر اساس مشخصات کارخانه تولید می‌شوند. در معماری، بخش I beam در خرپاهای پشتیبانی مهم به کار می‌روند. تیرآهن I با استحکام بیشتر نسبت به سایر مقاطع آن، از یکپارچگی سازه بیشتر از سایر مقاطع تیرآهن محافظت می‌کند.
(بیشتر بخوانید: تفاوت تیرآهن و هاش)

12) تیرآهن مقطع L یا L-section Beam

تیر L نوعی تیر است که در گوشه یا اطراف محیط دال استفاده می‌شود.

13) تیرآهن مقطع C یا C-section Beam

این یک تیرآهن با یک قسمت کانال است که اغلب به عنوان بخش “C” شناخته می‌شود.

14) تیر بتنی پیش تنیده

تیر بتنی پیش تنیده از دیگر انواع است. تنش یا کرنش به این تیر بتنی قبل از قرار گرفتن در جای خود وارد می‌شود. تیرآهن‌های بتنی پیش تنیده طراحی شده توسط مهندسان می‌توانند مسافت‌های بیشتری را نسبت به تیرآهن‌های بتن آرمه طی کنند. این نوع تیرآهن بسیار نازک و سبک است.

15) تیر بتنی پیش ساخته

تیرآهن‌های پیش ساخته در یک محیط کنترل شده دور از سازه ریخته گری ایجاد می‌شوند و شرایط عالی برای اطمینان از استحکام کامل تیرآهن برای قطعات ریخته گری فراهم می‌شود. آن‌ها در تاسیسات کاربرد دارند و با یک بررسی با کیفیت بالا در یک محیط بسیار کنترل شده درمان می‌شوند. پس از آن، تیرآهن‌های پیش ساخته به محل ساخت و ساز آورده می‌شوند تا مورد استفاده قرار گیرند.

16) تیرآهن لینتل یا Lintel Beam

تیرآهن لینتل وزن را از قسمت بالایی به دیواره کناری که قرار دارد منتقل می‌کند. یکی از مهم‌ترین اجزای تیرآهن، تیر لنگه است. در بالای در، پنجره و چارچوب تعبیه معمولاً به عنوان لنگه دری نصب می‌شوند. هدف اصلی آن محدود کردن میزان نیروی وارد شده به قاب در و پنجره است.

17) ریخته گری درجا تیر بتنی یا Cast In-situ Concrete Beam

دیگر انواع تیرآهن، Cast In-situ Concrete Beam نام دارد. این‌ها تیرآهن‌هایی هستند که در محل، ریخته گری می‌شوند. قالب‌ها در اندازه‌های مشخصی برای ریخته‌گری تیرآهن قرار داده می‌شوند و بتن تازه در قالب‌ها ریخته می‌شود و سپس با استفاده از ماشین‌های ارتعاشی مختلف متراکم می‌شوند.

18) تیرچه بلوک ایستا نامعین یا Statically Indeterminate Beam

شرایط تعادل برای حل واکنش‌ها در یک تیر نامشخص استاتیکی کافی نیست. در نتیجه، تجزیه و تحلیل این نوع از تیرآهن‌ها دشوارتر از تجزیه و تحلیل تیرهایی است که از نظر استاتیکی تعیین می‌شوند.

19) تیرآهن ایستا یا Statically Determinate Beam

ایستا از دیگر انواع تیرآهن است. بر اساس شرایط تعادل پایه، واکنش پشتیبانی ایجاد شده در این تیرآهن محاسبه می‌شود. موقعیت تعادل پایه که به عنوان تیر استفاده می‌شود برای بررسی تیرآهن‌های تعیین شده از نظر استاتیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تعداد نیروهای مجهول در یک تیر مشخص شده استاتیکی برابر است با تعداد معادلات در این حالت.

20) تیرآهن منحنی یا Curved Beam

تیرآهن‌های منحنی آن‌هایی هستند که شکل یا نیم رخ منحنی دارند. معمولاً در ساخت ساختمان‌های دایره‌ای یا منحنی شکل استفاده می‌شوند.

21) تیرآهن هاش یا H-Beam

تیرآهن هاش چیست؟ این تیرآهن در دو نوع بال پهن سبک و بال پهن سنگین تولید می‌شود. این محصول از نظر مقاومت بهتر از مقاطع ديگر عمل می‌كند، علاوه بر اين در اغلب شرايط اجرايي، اتصال تيرآهن‌ها به سادگی بر روی آن‌ها صورت می‌گیرد.

بهترین کارخانه‌های تولید تیرآهن در ایران

• ذوب آهن اصفهان
• کارخانه آریان فولاد بویین زهرا
• کارخانه فایکو مازندران
• کارخانه شاهین بناب
• کارخانه جهان فولاد غرب کرمانشاه
• مجتمع فولاد کوثر اهواز
• کارخانه فولاد ظفر بناب
• مجتمع ذوب و نورد احرامیان یزد

برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان  CSADR در ارتباط باشید.