آشنایی با فرآیند تولید تیرآهن + معرفی تیرآهن لانه زنبوری

به پروفیلی که وظیفه کلی آن تحمل کردن تنش هایی است که از سوی فرآیندهای برشی و همچنین لنگرهای خمشی وارد می شود, تیر آهن می گویند. بیشترین استفاده از تیر آهن در صنعت ساخت و ساز است. تیر آهن اغلب برای معماری و مهندسی سازه ها به نام عضوی مستقیم و بلند و منشوری شناخته می شود.

این عضو بلند و منشوری در نگه داشتن بارهای متفاوتی که به آن وارد می شود سهم بسزایی دارد. قابل ذکر است که در پروژه ها نام تیر اغلب به اعضای افقی نسبت داده می شود و به ستون ها اعضای عمودی گفته می شود.

در تولید تیرآهن به وسیله نورد گرم فقط بعضی از مراحل تولید معمولی و هاش آنها فرق دارد. این فرآورده فولادی که در ساختمان سازی بسیار پر کاربرد است مطابق با نسبت بال و عرض های آن در چندین گروه قرار می گیرد؛

1. تیرآهن 
2. تسمه نوردی
3. میلگرد
4.  پروفیل
5. تسمه فابریک
6.  نبشی که یکی از مهمترین مصالح مورد استفاده در ساختمان سازی میباشد.

تاریخچه اختراع و تولید تیرآهن در صنایع فولادی

تیر آهن برای اولین بار در کارخانه best home تولید شده است که اصلی ترین حالت آن شکل ” اچ ” و یا ” آی پی بی ” بال پهن بوده است. این محصول در آن دوره یک دستاورد بسیار مهم به شمار می رفت. چون با تولید این محصولات یک تحول چشمگیر در صنایع فولاد ایجاد شد. این صنعت  به سرعت توانست مستقل شود و از سایر صنایع فاصله بگیرد.

این کارخانه تولیدی توانست با تولید تیر آهن H بال پهن تحولی عظیم در قرن بیستم ایجاد کند. شکل قبلی تیرهای بال پهن قبلا اختراع و تولید شده بود ولی در تولیدات جدیدشان که ذکر شد تیرهای اچ  بال پهن توانست یک اختراع بسیار مهم به حساب بیاید به طوری که این محصول جدید در لوگوی این شرکت هم مورد استفاده قرار گرفت.

انواع تیرآهن

1. تیرآهن آی پی ای:

تیرآهن های ” آی پی ای ” تیر آهنی معمولی و استاندارد می باشند که به شکل I در ایران تولید میشوند. این نوع تیرآهن ها طبق استانداردهای اروپا تولید می‌شوند که ضخامت آن در بال ثابت میباشد. به طوری که اگر به دو تیر نگاه کنید ضخامت بالها در اول و آخر یکسان است.

2. تیرآهن آی ان پی:

تیرآهن های ” آی ان پی ” تیرآهنی به شکل آی می باشند که ضخامت بال های آنها با فاصله از جان تیرآهن کاهش می‌یابند و همچنین استاندارد های کشور روسیه و چین را دارا میباشند. در تیرآهن های آی ان پی نازکی بالها در اول و ضخیمی آن در آخر تیرآهن قابل مشاهده می باشد.

3. تیرآهن آی پی بی:

تیرآهن های ” آی پی بی ” تیر آهنی عریض به شکل H می باشند. در این نوع تیر آهن ها طول بال‌ ها نسبت به تیرآهن‌های آی پی ای بیشتر است. علامت V در تیرآهن ها نشان میدهد که تیرآهن سنگین است و همچنین علامت L نشان میدهد که تیرآهن سبک است.

مدل های مختلف تیرآهن بر مبنای تکیه گاه

مدل های مختلف تیرآهن بر پایه هندسه

فرآیند تولید تیرآهن

تیرآهن ها دارای بال پهن نمره ۶۰ تا ۱۰۰ میباشند که همانند تسمه آهنی با روش نورد گرم تولید میشود.

یکی از روش های متعدد و پر کاربرد شکل دادن به فلزها نورد گرم است. طوری که اول شمش فولادی با اندازه مشخص به درون كوره‌ی حرارت دهی نوردی وارد میشود و سپس به درجه ای از حرارت مورد نظر میرسد و پس از عبور از قفسه های نورد مقطع آن کاهش و اندازه آن افزایش می یابد.

سپس با رد شدن از قفسه های نورد میانی و پایانی به تیرآهن تبدیل میشود و نهایتاً به اندازه های مورد نظر برش داده شده و بسته بندی میشود.

خصوصیت اصلی تیرآهن ها چیست؟

خصوصیت اصلی تیرآهن ها طول و ماده سازنده بلوم یا شمشه از فراورد میانی نوردی فولادی میباشد که سطح آن بزرگتر از ۲۳۰ سانتی متر مربع میباشد. از دیگر خصوصیت های این پروفیل ها سطح مربع آن با عرض بیشتر از ۱۵ سانتی متر و کمتر از ۳۰ سانتی متر است.

از بلوم ها برای ساختن ریل ها, تیر آهن ها, قوطی ها, نبشی ها, ناودانی ها, سپری ها و … استفاده می شود.

تیرآهن لانه زنبوری

در تیر آهن های لانه زنبوری هم تنش های خمشی اصلی در محل حلقه ها وجود دارد و هم تنش های خمشی ثانویه ای که به خاطر برش در سطح مقطع ایجاد می شود. بعضی وقتها این تنش ها از تنش اصلی بیش تر و بزرگ تر است.

تنش هایی که نام برده شد باعث می شود کارایی تیر آهن کم شود و برای حل این مورد باید حتما حلقه های کناری را به وسیله ورق پر کرد. به خصوص وقتی که از این نوع تیر آهن به حالت یکسره استفاده می شود.

در قسمت هایی از تکیه گاه ها که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد باشد تنش خمشی بسیار افزایش پیدا می کند. در این حالتی که گفته شد نیاز مبرم به تقویت تیر آهن ها در این مکان ها داریم که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

برای رفع این نیازها رفتار مرکب فولاد و بتن به شدت توصیه می شود. به این صورت که درون تیر آهن ها در جاهایی که تنش های ثانویه قابل ملاحظه ای دیده شد از بتن ها پر می شود. همچنین کشش حلقه های خالی را به عمل تغییر می دهند و این کار باعث سختی و مقاومت در تیر آهن ها می شود و از لحاظ اقتصادی نیز بسیار مقرون به صرفه است.

علاوه بر اینها با اضافه کردن ورق هایی با ضخامت های یک تا دو میلی متر به بال های تیر آهن های لانه زنبوری, تاثیر بسزایی در مقاومت خمشی آنها ایجاد خواهد شد.

برای آنکه نتایج تجربی این طرح ها را با بقیه مقاطع مقایسه کنیم میبینیم که علاوه بر اشکالاتی که در حال حاضر بر تیرآهن های لانه زنبوری نسبت داده شده است, این گونه طرح ها توجیه اقتصادی خوبی را در بر خواهند داشت.

نکته مهم دیگر این است که این کار نه تنها در طراحی تیر آهن های لانه زنبوری تاثیر مثبتی دارد, بلکه در همه حال قابل توجه بوده و در آزمایشاتی که انجام شد دیده شد که طراحی بهینه در تیرآهن ها به اندازه قابل ملاحظه ای وزنشان را کم می کند.

همچنین بعد از اصلاحات دوباره بر روی جهت و نحوه تیر ریزی سقف ها از ضخامت های پلیت کم می شود. بعد از آن در بعضی مواقع پیش می آید که به جای پلیت های جفتی در پایین و بالا استفاده از یک لنگر ماکزیمم که باعث فیکس شدن تیر آهن ها می شود استفاده شده است. البته در بعضی از تیر آهن ها به هیچ عنوان نیازی به استفاده از ورق نیست.

مراحل ساخت تیرآهن های لانه زنبوری

در تولید تیر آهن های لانه زنبوری اول از همه به وسیله الگو هایی (که به صورت پنج ضلعی از ورق های آهن سفید یک میلی متری که شابلون نام دارد) بر روی تیر آهن های نورد شده خط می زنند.

بعد از آن تیرهای آهنی را بر روی شاسی ای افقی قرار داده و بر روی آن تک خال جوش هایی می زنند تا از تاب برداشتن آنها جلوگیری کنند.

سپس به وسیله دستگاه برش که “برنول” نام دارد در طول خطوط شروع به برش می کنند تا پروفیل ها به دو قسمت تقسیم شوند. بعد از انجام این مراحل  اگر قسمت های بالایی را به اندازه یک دندانه تکان دهیم و دندانه های بالا و پایین را با دقتی ویژه در برابر هم قرار دهیم  مسئول مربوطه می تواند آن را جوشکاری کند.

به وسیله جوش های قوسی نیمه اتومات برای متصل کردن دو نیمه بریده شده یک جوش بسیار عالی و بی عیب و نقص بسیار مقرون به صرفه ایجاد می شود.

تیر آهن های ساخته شده در محل تکیه گاه با توجه به اینکه حفره هایی که در آن ها ایجاد شده است در برابر تنش های برشی بسیار ضعیف عمل می کنند. برای جبران نقص ایجاد شده با توجه به منحنی های نیروی برشی, سعی در پر کردن حفره های ایجاد شده به وسیله ورق های تقویتی می شود.

مزیت به کارگیری تیرآهن در ساختمان سازی

به کاربردن تیر آهن در ساختمان سازی مزیت های بسیاری دارد. تیر آهن قطعه ای پیش ساخته در کارخانجات فولاد سازی است که به صورت کاملا صنعتی تولید می شود. تیر آهن ها با تکنولوزی پیچیده و با دستگاه های صنعتی تولید می شوند که احتمال خطا را بسیار کم می کند. در ساختمان هایی با اسکلت فلزی همین آماده بودن تیر آهن ها سرعت نصب را بسیار بیشتر می کند.

در ساخت ساختمان های مرتفع به کار بردن تیر آهن بسیار مناسب و ساده تر است. همچنین استفاده از تیر آهن در ساختمان هایی با اسکلت فلزی بسیار مقرون به صرفه است چون پروفیل آهنی در مقابل سازه های بتنی فضای کمتری را تصرف می کند.

نکته حائز اهمیت در به کار بردن تیر آهن در ساختمان های اسکلت فلزی این است که بعد از تمام شدن مراحل سازه ای امکان توسعه برای باقی مراحل مهیا می شود.

مدل های مختلف تیرآهن بر پایه استاندارد

خرید و سفارش تیرآهن

تولیدات تیر آهن در کشور عزیزمان ایران به وسیله چند کارخانه در سراسر کشور تامین می شود. خرید از بعضی کارخانه ها مستقیم  و بی واسطه صورت می گیرد در حالی که بعضی دیگر از کارخانه های تولید تیر آهن نمایندگان فروش مستقیم دارند که محصولات را به بازار مصرف عرضه می کنند.

علاوه بر اینها می توان به بازارهای آهن و انبارهای مستقیم فروش محصولات و همچنین بنگاه هایی که تیر آهن را از کارخانجات تهیه کرده اند مراجعه کرد. قابل ذکر است که نمونه هایی از تیر آهن های خارجی نیز در بازار داخلی موجود است و در صورت نیاز می توانید آنها را نیز تهیه کنید.

استفاده از تیرآهن های دست دوم

اوایل تیرآهن های معمولی به طور کلی به صورت شاخه های بلندی ساخته می شدند که در مقایسه با تیرهای چوبی به محبوبیت چشمگیری دست پیدا کردند و چیزی که باعث این محبوبیت بالا شده بود خاصیت ضد حریق آنها بود. ولی وجود یک ایراد باعث شد دفعات زیادی با شکست مواجه شوند و آن هم طول بلند آنها بوده است.

بالاخره در سال 1856 میلادی هنگامی که اولین تیر آهن با کیفیت در تورنتو برای ساختمان های فدرال ساخته شد شکست های گذشته دیگر تکرار نشد. این زمان نقطه‌ی عطفی در صنعت تولید تیرهای آهنی بود. تیر آهن ” آی ” یا همان تیر آهن ” آی پی ای ” مدت بسیار زیادی به صورت مصالح پایه در کارهای ساختمان سازی به کار برده شد.

مدتها بعد از آن تیر آهن H بال پهن توانست در قرن بیستم با ورود بسیار پر سر و صدای خود جایگاه بسیار ویژه ای را در ساختمان سازی پیدا کند. آن زمان از تیر آهن های H بال پهن در ساختن آسمان خراش های بزرگ و  پل ها بسیار استفاده می شد.

در آن زمان خط تولید H بال پهن در آن کارخانه به قدری بزرگ بود که می توانست تیر آهن های بال پهن تا عمق 36 اینچی را تولید کند. به مرور چون سطح تقاضا و سفارش تیر آهن های بال پهن در ایالات متحده آمریکا بالا رفت, قیمت ها نیز به طور چشمگیری افزایش یافت.

یکی از دلایل مهم این گرانی,  استفاده از این تیر آهن ها در جنگ جهانی اول بود که یکی از موارد مهم و مورد نیاز در جنگ به حساب می آمد.

کارخانه های داخلی تولید کننده تیرآهن

اصلی ترین کارخانه تولید تیرآهن در کشور ذوب آهن اصفهان است که با تولیدات انبوه خود بیشتر نیاز بازار داخلی را تامین می کند و مقداری از تولیدات آن به خارج از کشور نیز صادر می شود. در ادامه به معرفی برخی از کارخانه های تولید کننده تیرآهن می پردازیم؛