معرفی تیرآهن IPE
تیرآهن یکی از مهمترین و پرکاربردترین پروفیلهای ساختمانی است که مقطعی به شکل حرف «I» انگلیسی دارد. تیرآهن یکی از اجزای کلیدی در ساخت اسکلت فلزی ساختمانهاست و نقش عمدهای در تحمل و انتقال بارهای وارد بر سازه ایفا میکند.سطح مقطع تیرآهن بسته به نوع پروفیل ممکن است متفاوت باشد، اما در همهٔ موارد شامل دو بخش اصلی ــ بال (flange) و جان (web) ــ است. ابعاد و هندسه این دو بخش، سایز پروفیل تیرآهن را تعیین میکنند. تیرآهن بهسبب شکل ظاهری و خواص مکانیکیاش در کاربردهای متنوعی استفاده میشود؛ یکی از این انواع، پروفیل IPE است.
تیرآهن IPE، مخفف “I Profile European” است و از جمله تیرآهنهایی با بالهای موازی بوده که طبق استاندارد EN 10365 تولید میشود.این پروفیل یکی از رایجترین مقاطع فولادی در بازار است و سطح مقطع آن شبیه به حرف «I» انگلیسی میباشد.بسیاری از سازههایی که در ایران طراحی و اجرا میشوند، از این نوع تیرآهن استفاده میکنند.
در بخشهای تیرآهن، بخش میانی که قسمت عمودی است «جان» نام دارد و دو بخش افقی آن «بال» خوانده میشوند.در تیرآهن، جان عمدتاً نیروی برشی را تحمل میکند و بالها در انتقال لنگر خمشی نقش دارند.
ویژگی شاخص تیرآهن IPE این است که ضخامت جان و ضخامت بالها در طول مقطع یکنواخت و ثابت هستند. ارتفاعهای استاندارد این تیرآهن از حدود 80 تا 600 میلیمتر است و در بازار ایران، سایزهای رایج غالباً بین 100 تا 300 میلیمتر هستند.
معرفی انواع تیرآهن IPE بر اساس استاندارد ملی ایران
در ایران، تیرآهنهای IPE بر پایهی استاندارد ملی INSO 1791 تولید میشوند و بهطور کلی به دو دستهی IPE سنگین و IPE نیمهسبک تقسیم میگردند. این دو نوع تیرآهن از نظر شکل ظاهری مشابهاند و هر دو دارای بالهای موازی با ضخامت یکنواخت هستند، اما در ویژگیهای مکانیکی و وزنی تفاوت دارند. در ادامه، هر یک از این دو نوع به همراه وجه تمایز آنها معرفی میشود.
IPE سنگین ( تیرآهن گرم نوردیده بال نیم پهن سنگین I2)
تیرآهنهای IPE سنگین دارای ضخامت بیشتر در بخش جان و بال نسبت به نوع نیمهسبک هستند. همین ویژگی موجب افزایش وزن هر متر، ظرفیت خمشی و مقاومت برشی آنها میشود.
این تیرآهنها معمولاً در پروژههایی استفاده میشوند که بارهای سنگینتر یا دهانههای طولانیتر وجود دارد؛ مانند سازههای صنعتی، پلها و اسکلتهای فولادی با طبقات زیاد.
ویژگیها:
مطابق استاندارد ملی ایران INSO 1791
- تنوع بالا در تعداد سایز نسبت به IPE نیمه سبک
ضخامت بال و جان بیشتر از نوع نیمهسبک
وزن مخصوص بالاتر در هر متر طول
ظرفیت باربری و مقاومت مکانیکی بیشتر
مناسب برای سازههای سنگین و صنعتی
شرکت جهان فولاد غرب موفق به دریافت این گواهینامه از سازمان ملی استاندارد ایران شده و توانایی تولید تیرآهن IPE در انواع سایزهای مختلف را داراست.
IPE نیمه سبک ( تیرآهن گرم نوردیده بال نیم پهن نیمه سبک I7)
تیرآهنهای IPE نیمهسبک از نظر شکل ظاهری مشابه نوع سنگیناند اما ضخامت بال و جان آنها کمتر است. این کاهش ضخامت باعث سبکتر شدن وزن واحد طول و در نتیجه کاهش هزینهی تمامشدهی سازه میشود.
این نوع تیرآهن معمولاً در ساختمانهای مسکونی، تجاری سبک و سازههای معمولی به کار میرود که بارگذاری متوسط دارند.
ویژگیها:
تولیدشده بر اساس استاندارد ملی INSO 16348
ضخامت کمتر در بال و جان نسبت به نوع سنگین
وزن مخصوص پایینتر در هر متر
اقتصادیتر برای پروژههای سبک
نصب آسانتر به دلیل وزن کمتر
کاربردهای تیرآهن IPE
با توجه به گستردگی سازههای ساختمانی در مقایسه با سایر انواع سازهها، استفاده از تیرآهن IPE در کشور رایجتر است. این نوع تیرآهن به دلیل مقاومت خمشی مناسب، ابعاد قابلمدیریت و قیمت تمامشدهی کمتر نسبت به سایر پروفیلها، بهطور گسترده توسط مهندسان و طراحان سازه در پروژههای عمرانی و صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد.
در ساختمانها از تیرآهن IPE بهعنوان ستون، نعل درگاه و خرپا بهره میگیرند. همچنین این پروفیل بهعنوان تیر در سقفها و حتی در پلهای با مقطع لانهزنبوری نیز کاربرد دارد. رایجترین اندازههای تیرآهن IPE در ساختمانسازی شامل IPE 160، IPE 140 و IPE 200 هستند.
مشخصات ظاهری تیرآهن IPE
تفاوت اصلی آن با پروفیل نوع IPN در این است که ضخامت بالهای IPE در طول مقطع ثابت است.همانطور که گفته شد، در تیرآهن IPE ضخامت بالها در تمام طول یکنواخت است، در حالیکه در تیرآهن IPN ضخامت بالها در سمت جان بیشتر است و به سمت انتهای بال کاهش مییابد.
نامگذاری تیرآهنها معمولاً بر اساس ارتفاع مقطع به میلیمتر صورت میگیرد. بهعنوان نمونه، تیرآهن IPE که ارتفاع آن 200 میلیمتر است، با نام «IPE 200» شناخته میشود.
تولید تیرآهن IPE به روش نورد گرم
در تولید تیرآهن IPE به روش نورد گرم شمش فولادی پس از حرارتدهی تا دمای حدود 1300 درجه سانتیگراد، از میان غلطک های قفسههای نورد عبور داده میشود. در مراحل ابتدایی، ارتفاع شمش کاهش و طول آن افزایش مییابد. سپس در قفسههای میانی و پایانی، با استفاده از غلطک های افقی و عمودی، مقطع شامل «جان» و «بالها» شکل میگیرد. در پایان، تیرآهن تولیدشده بهصورت شاخههایی با طول مشخص از خط تولید خارج و در ابعاد مورد نیاز برش و پس از مرحله تاب گیری، بسته بندی میشود.
فولاد مورد استفاده در تولید تیرآهن IPE معمولاً از نوع فولاد ساختمانی کمکربن است که مطابق استاندارد در گریدهایی مانند S235JR، S275JR یا S355JR تولید میشود. از مهمترین عناصر ترکیب شیمیایی این فولادها، عناصری مانند کربن ، منگنز ،سیلیس، فسفر و گوگرد می باشد.
این ترکیب سبب ایجاد تعادل میان مقاومت، شکلپذیری و جوشپذیری در تیرآهن IPE شده و آن را به یکی از پرکاربردترین مقاطع فولادی در سازههای ساختمانی و صنعتی تبدیل میکند.
مشخصات فنی تیرآهن IPE
جدول اشتال تیرآهن IPE یکی از منابع اصلی مورد استفاده مهندسان عمران و طراحان سازه است. این جدول علاوه بر مشخصات هندسی و ابعادی، وزن هر سایز تیرآهن را نیز بر اساس استاندارد مشخص میکند.
وزن تیرآهن IPE به ابعاد مقطع آن شامل ارتفاع جان، عرض بالها، ضخامت جان و ضخامت بالها بستگی دارد. برای هر شماره پروفیل (مانند IPE 120 یا IPE 200)، وزن استاندارد بر حسب کیلوگرم بر متر طول در جدول درج شده است. در بازار ممکن است وزن واقعی با مقادیر استاندارد اندکی تفاوت داشته باشد؛ این اختلاف معمولاً ناشی از تلرانسهای تولیدی در کارخانههای مختلف است.
تیرآهنهای IPE معمولاً در شاخههای ۱۲ متری تولید و عرضه میشوند.
مزایای و معایب استفاده از تیرآهن IPE
تیرآهن IPE همانند سایر مقاطع فولادی، دارای نقاط قوت و محدودیتهای فنی خاص خود است. آشنایی با این ویژگیها به مهندسان کمک میکند تا در طراحی و اجرای سازه، انتخاب بهینهتری داشته باشند.
محاسن تیرآهن IPE
مقاومت خمشی مناسب
طراحی بالهای موازی در مقطع IPE باعث افزایش ممان اینرسی و مقاومت خمشی میشود، به همین دلیل این تیرآهن در سازههای ساختمانی و صنعتی عملکرد مطمئنی دارد.وزن بهینه و ابعاد استاندارد
نسبت وزن به استحکام در تیرآهن IPE بسیار مناسب است. این ویژگی باعث میشود در مقایسه با مقاطع سنگینتر، هم سبکتر و هم اقتصادیتر باشد.نصب و اجرا آسان
شکل یکنواخت و استاندارد این مقطع باعث سهولت در برش، سوراخکاری و اتصالات جوشی یا پیچی شده و زمان اجرای پروژه را کاهش میدهد.قیمت اقتصادی و صرفه در مصرف فولاد
با توجه به تولید گسترده در داخل کشور و مصرف متداول، تیرآهن IPE از نظر هزینهی تمامشده نسبت به سایر پروفیلها مقرونبهصرفهتر است.تطابق با استاندارد ملی ایران
این تیرآهن بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره ۱۷۹۱ تولید میشود؛ بنابراین از نظر کیفیت، ابعاد و خواص مکانیکی دارای قابلیت اطمینان و کنترلپذیری بالایی است.
معایب تیرآهن IPE
کاهش مقاومت در برابر حرارت
فولاد در دماهای بالا — معمولاً بیش از ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد — بخش قابلتوجهی از استحکام تسلیم و مقاومت خمشی خود را از دست میدهد. به همین دلیل، در سازههایی که فاقد پوشش ضدحریق یا عایق حرارتی هستند، خطر تغییر شکل و کاهش پایداری سازهای وجود دارد.حساسیت به خوردگی
در محیطهای مرطوب، صنعتی یا دارای آلودگیهای شیمیایی، در صورت عدم اجرای پوشش ضدزنگ، رنگ اپوکسی یا گالوانیزهکردن سطح، احتمال زنگزدگی و کاهش دوام مکانیکی تیرآهن وجود دارد. این موضوع بهویژه در مناطق شمالی و جنوبی کشور (با رطوبت یا شوری بالا) اهمیت بیشتری دارد.
گواهینامه های جهان فولاد غرب
