تیرآهن بال پهن چیست و چه کاربردهایی دارد؟ + مزایا و معایب

تیرآهن بال پهن، یکی از مهمترین مصالح فولادی مورد استفاده در صنایع مختلف و سازه‌های عمرانی است. این محصول به واسطه ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در پروژه‌های ساختمانی، پل‌سازی، سدسازی و دیگر سازه‌های صنعتی جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است.

در این مقاله از طرح و دکور به معرفی کامل تیرآهن بال پهن، انواع، مشخصات، کاربردها، مزایا و معایب آن پرداخته‌ایم تا علاقه‌مندان به این حوزه با دیدی بازتر به انتخاب و بکارگیری این نوع تیرآهن بپردازند.

معرفی تیرآهن بال پهن

تیرآهن بال پهن یا H Beam (هاش)، نوعی تیرآهن است که مقطع آن به شکل حرف «H» انگلیسی می‌باشد. وجه تمایز اصلی این تیرآهن با سایر انواع تیرآهن‌ها، برابری عرض بال با ارتفاع جان آن است. این ویژگی باعث شده تا تیرآهن بال پهن نسبت به مدل‌های معمولی از استحکام، پایداری و قابلیت استفاده بالاتری برخوردار باشد. در حقیقت، ایده ساخت تیرآهن هاش پس از تولید تیرآهن‌های معمولی IPE شکل گرفت و نتیجه نوآوری کارخانه‌های فولادسازی همچون شرکت Bethlehem آمریکا بود.

انواع تیرآهن بال پهن

تیرآهن‌های بال پهن با توجه به وزن و ضخامت و همچنین استانداردهای تولید، به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

۱. تیرآهن هاش سبک (HEA یا IPBL)

این دسته از تیرآهن بال پهن، به دلیل وزن پایین و ضخامت کم، بیشتر در پروژه‌هایی کاربرد دارند که نیاز به کاهش وزن سازه وجود دارد. تیرآهن هاش سبک در سایزهای ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر و با ارتفاع مقطع ۹۶ تا ۹۹۰ میلی‌متر و طول بال ۱۰۰ تا ۳۰۰ میلی‌متر تولید می‌شوند. مزیت عمده این نوع، سهولت در حمل و نقل و نصب و همچنین کاهش هزینه‌های فولاد مصرفی در پروژه‌ها است.

۲. تیرآهن هاش سنگین (HEB یا IPB)

نوع سنگین تیرآهن بال پهن که با نام HEB نیز شناخته می‌شود، دارای ضخامت و وزن بیشتری نسبت به نوع سبک است. این تیرآهن‌ها برای مصارف سنگین همچون ساخت کشتی، پل‌های عظیم و سازه‌های صنعتی حساس به کار می‌روند. ابعاد تولیدی این نوع نیز در بازه ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر متغیر است و طول بال آن بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ میلی‌متر قرار دارد.

۳. تیرآهن هاش فوق سنگین (HEM یا IPBV)

تیرآهن هاش فوق سنگین که با نماد HEM یا IPBV شناخته می‌شود، از نظر وزن و ضخامت، سنگین‌ترین نوع تیرآهن بال پهن است. این دسته طبق استانداردهای آلمان تولید می‌شوند و در سایزهای ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر، با ارتفاع مقطع ۱۲۰ تا ۱۰۰۸ میلی‌متر و طول بال ۱۰۶ تا ۳۰۲ میلی‌متر عرضه می‌گردند. این تیرآهن‌ها بیشتر در پروژه‌های خاص که نیاز به تحمل بارهای فوق‌العاده سنگین دارد، استفاده می‌شوند.

مشخصات فنی تیرآهن بال پهن

در هنگام خرید و انتخاب تیرآهن بال پهن، توجه به مشخصات فنی آن اهمیت زیادی دارد. این مشخصات عبارتند از:

• طول تیرآهن: غالباً بین ۸ تا ۱۶ متر و معمولاً به صورت شاخه‌های ۱۲ متری تولید و عرضه می‌شود.
• سایز تیرآهن: سایز مقطع تیرآهن بال پهن، از ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر متغیر است.
• گرید فولاد: معمولاً در گریدهای st37، st44 و st52 بر اساس استانداردهای DIN 1025، EN 10163_3، EN 1003400، Euronorm 53_62 و TDP:STN 420135 تولید می‌گردد.
• ضخامت و عرض بال: ضخامت بال و جان تیرآهن هاش متناسب با نوع سبک، سنگین یا فوق سنگین تغییر می‌کند.

مزایای تیرآهن بال پهن

تیرآهن بال پهن به دلیل ویژگی‌های خاص مقطع و ساختاری خود، مزایای متعددی نسبت به تیرآهن‌های معمولی دارد:

۱. استحکام و ظرفیت باربری بالا

پهنای بال این تیرآهن باعث افزایش سطح مقطع و در نتیجه بالا رفتن مقاومت در برابر خمش و پیچش می‌شود. این ویژگی موجب می‌گردد که تیرآهن بال پهن گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در سازه‌های مقاوم و ضد زلزله باشد.

۲. سهولت در جوشکاری و برش

طراحی خاص این تیرآهن باعث می‌شود عملیات برش و جوشکاری به سهولت انجام پذیرد که این موضوع سرعت اجرا و نصب را افزایش می‌دهد و هزینه‌های ساخت را کاهش می‌دهد.

۳. اشغال فضای کمتر

در مقایسه با سایر تیرآهن‌ها، تیرآهن بال پهن به دلیل شکل مقطع خود، فضای کمتری را اشغال می‌کند و این موضوع به ویژه در پروژه‌هایی که محدودیت فضا دارند، اهمیت پیدا می‌کند.

۴. کاربرد گسترده

از این نوع تیرآهن می‌توان در انواع پروژه‌های ساختمانی، پل‌سازی، سدسازی و حتی صنایع بزرگی مانند کشتی‌سازی بهره برد. سطح مقطع پهن موجب توزیع بهتر تنش‌ها و کاهش احتمال تمرکز تنش در نقاط خاص می‌شود.

۵. مقاومت خمشی بیشتر

به دلیل شکل هندسی خاص، تیرآهن بال پهن مقاومت بسیار مناسبی در برابر بارهای خمشی از خود نشان می‌دهد و همین امر موجب افزایش ایمنی سازه می‌شود.

کاربردهای تیرآهن بال پهن

کاربرد تیرآهن بال پهن بسیار متنوع است و در صنایع زیر می‌توان از آن بهره برد:

• ساختمان‌سازی: استفاده در سازه‌های اسکلت فلزی، ستون‌ها، تیرها و فریم‌های مقاوم در برابر زلزله.
• پل‌سازی: به دلیل تحمل بارهای سنگین و مقطع مقاوم، این تیرآهن در ساخت پل‌های بزرگ و کوچک کاربرد دارد.
• سدسازی: استفاده در سازه‌های آبی و سدها به منظور تامین پایداری و مقاومت بیشتر.
• صنایع سنگین: در ساخت سوله‌ها، کارخانه‌ها، کشتی‌سازی و سایر سازه‌های صنعتی که به تحمل بارهای سنگین نیاز دارند.
• سازه‌های ضد زلزله: به علت قابلیت جذب و انتقال بهتر تنش‌ها، این تیرآهن در ساختمان‌هایی که نیاز به مقاومت لرزه‌ای دارند، بسیار پرکاربرد است.

معایب و محدودیت‌های تیرآهن بال پهن

با وجود مزایای فراوان، تیرآهن بال پهن دارای برخی معایب و محدودیت‌ها نیز می‌باشد که باید در انتخاب آن در نظر گرفته شود:

۱. مقاومت پایین در برابر حرارت بالا

یکی از نقاط ضعف اصلی تیرآهن بال پهن، کاهش مقاومت آن در دماهای بسیار بالا است. این موضوع می‌تواند در پروژه‌هایی که خطر آتش‌سوزی وجود دارد، یک عامل محدودکننده باشد.

۲. حساسیت به خوردگی

سطح گسترده بال و جان تیرآهن هاش، آن را در معرض خوردگی بیشتری قرار می‌دهد. بنابراین در محیط‌های مرطوب یا خورنده باید تدابیر ضد زنگ و پوشش‌های محافظتی ویژه استفاده شود.

۳. هزینه بالای جوشکاری

عملیات جوشکاری روی تیرآهن بال پهن به دلیل ضخامت بیشتر و نیاز به اتصالات قوی‌تر، نسبت به تیرآهن‌های معمولی هزینه بیشتری به همراه دارد.

۴. وزن بیشتر نوع سنگین و فوق سنگین

در صورتی که از نوع سنگین یا فوق سنگین استفاده شود، وزن بالای تیرآهن می‌تواند حمل و نقل و نصب آن را دشوار و پرهزینه‌تر کند.

تفاوت تیرآهن بال پهن با تیرآهن معمولی

یکی از پرسش‌های اساسی که در حوزه ساخت و ساز و صنعت فولاد مطرح است، تفاوت بین تیرآهن بال پهن و تیرآهن معمولی (مانند IPE) می‌باشد. این دو نوع تیرآهن هرچند هر دو نقش مهمی در سازه‌ها دارند، اما در طراحی، ابعاد، کارایی و کاربردها تفاوت‌های قابل توجهی دارند که آشنایی با آن‌ها می‌تواند به انتخاب صحیح مصالح در پروژه‌های مختلف کمک کند. در ادامه، این تفاوت‌ها را به صورت جامع و تفصیلی مورد بررسی قرار می‌دهیم.

۱. تفاوت در شکل و ابعاد مقطع

اصلی‌ترین تفاوت بین تیرآهن بال پهن و تیرآهن معمولی، شکل هندسی مقطع آن‌هاست.

• تیرآهن معمولی (IPE): این نوع تیرآهن دارای بال‌هایی با عرض کمتر نسبت به ارتفاع جان (web) است. به عبارت دیگر، ارتفاع جان در تیرآهن‌های IPE بیشتر از عرض بال آن‌هاست و همین موضوع باعث می‌شود مقطع تیرآهن به شکل حرف انگلیسی «I» دیده شود.
• تیرآهن بال پهن (هاش یا IPB): در مقابل، بال‌ها و جان این تیرآهن تقریباً دارای عرض و ارتفاع یکسان هستند و مقطع آن به شکل حرف انگلیسی «H» دیده می‌شود. این طراحی باعث می‌شود تیرآهن بال پهن از نظر توزیع تنش‌ها و مقاومت خمشی، مزایای خاص خود را داشته باشد.

۲. تفاوت در ویژگی‌های مکانیکی و مقاومت سازه‌ای

شکل مقطع تیرآهن‌ها تأثیر مستقیمی بر خصوصیات مکانیکی آن‌ها دارد:

• تیرآهن بال پهن به دلیل عرض بال بیشتر، سطح مقطع بیشتری برای تحمل بارهای خمشی و پیچشی فراهم می‌آورد. این ویژگی باعث می‌شود تیرآهن هاش مقاومت بالاتری در برابر خمش و پیچش از خود نشان دهد و برای استفاده در سازه‌های سنگین و پروژه‌هایی که نیاز به توزیع یکنواخت‌تر بار دارند، بسیار مناسب باشد.
• در مقابل، تیرآهن‌های معمولی (IPE) با بال‌های باریک‌تر، در تحمل بارهای متمرکز و سبک‌تر عملکرد مناسبی دارند و بیشتر در سازه‌هایی با بار متوسط یا سبک و در پروژه‌های ساختمانی متداول به کار می‌روند.

۳. تفاوت در کاربردها

کاربرد تیرآهن بال پهن و تیرآهن معمولی نیز به واسطه تفاوت‌های ابعادی و مکانیکی آن‌ها متفاوت است:

• تیرآهن بال پهن: بیشتر در پروژه‌هایی چون پل‌سازی، سدسازی، ساخت سوله‌های صنعتی، سازه‌های ضد زلزله و سازه‌هایی که نیاز به تحمل بارهای سنگین و پایداری بالا دارند، استفاده می‌شود. همچنین در ستون‌ها و قاب‌های خمشی اسکلت فلزی، به دلیل تحمل بارهای جانبی و لرزه‌ای، کاربرد زیادی دارد.
• تیرآهن معمولی (IPE): این نوع تیرآهن بیشتر در تیرریزی سقف ساختمان‌های مسکونی، تیرهای فرعی و پروژه‌های سبک به کار گرفته می‌شود. همچنین به دلیل وزن کمتر و قیمت مناسب‌تر، برای سازه‌های کوچک و متوسط انتخاب مناسبی است.

۴. تفاوت در وزن و مصرف فولاد

تیرآهن بال پهن نسبت به تیرآهن معمولی در ابعاد برابر، وزن بیشتری دارد. این افزایش وزن ناشی از بال‌های پهن‌تر و سطح مقطع بزرگ‌تر است. بنابراین، هرچند مصرف فولاد در تیرآهن بال پهن بیشتر است، اما در عوض استحکام و تحمل بار آن نیز بالاتر می‌باشد. این موضوع باعث می‌شود در پروژه‌هایی که نیاز به استحکام بیشتر وجود دارد، استفاده از تیرآهن هاش توجیه‌پذیر باشد.

۵. تفاوت در هزینه و قیمت تمام شده

قیمت تیرآهن بال پهن معمولاً به دلیل وزن بالاتر و مصرف فولاد بیشتر، از تیرآهن‌های IPE بیشتر است. با این حال، نقش کلیدی این تیرآهن‌ها در سازه‌های حساس و مقاوم‌سازی در برابر زلزله، این افزایش هزینه را قابل توجیه می‌سازد. در مقابل، تیرآهن‌های معمولی به دلیل وزن کمتر و تولید گسترده‌تر، قیمت مناسب‌تری دارند و در پروژه‌های اقتصادی‌تر ترجیح داده می‌شوند.

۶. تفاوت در نصب و اجرا

نصب تیرآهن بال پهن به دلیل ابعاد و وزن بیشتر، ممکن است به تجهیزات و ماشین‌آلات خاص نیاز داشته باشد. همچنین اتصال تیرآهن‌های هاش، به ویژه در سازه‌های بزرگ، نیازمند بررسی‌های فنی و جوشکاری دقیق‌تری است. این در حالی است که تیرآهن‌های معمولی به دلیل وزن کمتر و ابعاد کوچکتر، نصب ساده‌تر و سریع‌تری دارند.

۷. تفاوت در استانداردهای تولید

تیرآهن بال پهن بر اساس استانداردهای بین‌المللی مانند DIN 1025، EN 10034 و استانداردهای ملی تولید می‌شود و در انواع سبک، سنگین و فوق سنگین (HEA، HEB، HEM) عرضه می‌شود. اما تیرآهن‌های معمولی عمدتاً طبق استانداردهای IPE و ISIRI تولید می‌شوند.

عوامل موثر بر قیمت تیرآهن بال پهن

قیمت تیرآهن بال پهن متاثر از شاخص‌ها و عوامل متعددی است که در ادامه به برخی از مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌شود:

۱. ابعاد و ویژگی‌های فنی

سایز، ضخامت و طول تیرآهن از جمله مهم‌ترین مشخصاتی هستند که بر مقدار فولاد مصرفی و در نتیجه قیمت محصول تاثیر مستقیم دارند. هر چه تیرآهن بزرگتر و ضخیم‌تر باشد، قیمت آن نیز بالاتر خواهد بود.

۲. برند و کارخانه تولیدکننده

نام و اعتبار شرکت سازنده نیز می‌تواند باعث تفاوت قیمت در بازار باشد. کارخانه‌های مختلف با توجه به کیفیت، استانداردها و تکنولوژی تولید، قیمت‌های متفاوتی را برای تیرآهن بال پهن تعیین می‌کنند.

۳. قیمت جهانی فولاد و نرخ ارز

نوسانات قیمت جهانی فولاد و تغییرات نرخ ارز در بازارهای داخلی، تاثیر قابل توجهی بر قیمت تیرآهن بال پهن دارد. افزایش قیمت فولاد خام یا بالا رفتن نرخ دلار، مستقیماً باعث افزایش بهای این محصول می‌شود.

۴. هزینه‌های حمل و نقل و بارگیری

مسافت حمل تا محل پروژه، نحوه بارگیری و تخلیه تیرآهن و همچنین هزینه‌های جانبی مرتبط با حمل و نقل، همگی از عواملی هستند که باید در محاسبه قیمت تمام شده تیرآهن بال پهن در نظر گرفته شوند.

جمع‌بندی

تیرآهن بال پهن به واسطه ویژگی‌های منحصر به فرد در شکل مقطع و ساختار، به یکی از مهم‌ترین اجزای فولادی در پروژه‌های عمرانی و صنعتی تبدیل شده است. این تیرآهن با انواع سبک، سنگین و فوق سنگین، در پروژه‌های مختلف با نیازهای متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزایای فراوانی همچون استحکام بالا، سهولت اجرا، قابلیت جوشکاری و برش آسان، اشغال فضای کمتر و کاربرد گسترده باعث شده تا تیرآهن بال پهن جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان و سازه پیدا کند.

با این حال، مانند هر محصول دیگری، این تیرآهن نیز معایبی همچون حساسیت به حرارت و خوردگی و هزینه بالای جوشکاری دارد که باید در انتخاب آن مورد توجه قرار گیرد. قیمت تیرآهن بال پهن نیز متاثر از عوامل متعددی همچون مشخصات فنی، برند سازنده، قیمت جهانی فولاد و هزینه‌های حمل و نقل است. در نهایت، انتخاب صحیح و آگاهانه تیرآهن بال پهن با توجه به نیازهای پروژه، می‌تواند نقش بسزایی در پایداری، دوام و ایمنی سازه‌های عمرانی و صنعتی ایفا کند. برای کسب اطلاعات بیشتر، می توانید با بهترین آهن فروشی های شیراز ارتباط برقرتر کنید.