آموزش محاسبه طول و مشخصات استاندارد تیرآهن

تیرآهن یکی از اجزای مهم در ساخت‌وساز است که برای تحمل بارهای مختلف در سازه‌ها به کار می‌رود. برای انتخاب و استفاده صحیح از تیرآهن‌ها، باید اطلاعات دقیقی از طول و مشخصات استاندارد آن‌ها داشت. این اطلاعات همانند قیمت میلگرد 12 تاثیر زیادی بر هزینه‌های نهایی پروژه می‌گذارد. در ادامه به آموزش نحوه محاسبه طول تیرآهن و همچنین بررسی مشخصات استاندارد آن‌ها خواهیم پرداخت.

ابعاد استاندارد تیرآهن

برای استفاده صحیح از تیرآهن در پروژه‌های ساختمانی یکی از مهم‌ترین مواردی که باید توجه کرد اندازه‌گیری دقیق طول هر شاخه تیرآهن است. اگرچه اکثر تیرآهن‌ها در طول 12 متر هستند اما برای بررسی قیمت تیرآهن 14 یا سایر سایزها و تطابق آن‌ها در اندازه‌های استاندارد گاهی این اندازه‌گیری لازم است. در ادامه مراحل دقیق اندازه‌گیری طول تیرآهن را به‌صورت گام‌به‌گام توضیح خواهیم داد.

برای دسترسی به ابعاد دقیق و اطلاعات کامل درباره هر سایز تیرآهن، معمولاً جدول‌های مشخصات تیرآهن مورداستفاده قرار می‌گیرد. این جدول‌ها شامل ارتفاع، عرض بال، ضخامت جان، ضخامت بال و وزن هر شاخه تیرآهن است. تیرآهن‌ها معمولاً در استانداردهای مختلفی مانند IPE، INP و IPB تولید می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و ابعاد خاص خود رادارند. قیمت تیرآهن ۱۸ و سایر سایزها بستگی به‌اندازه، استاندارد و وزن آن دارد و در هر پروژه بر اساس نیازهای خاص تغییر می‌کند. به‌عنوان‌مثال تیرآهن IPE12 دارای ارتفاع 120 میلی‌متر، عرض بال 64 میلی‌متر، ضخامت جان 4.4 میلی‌متر، ضخامت بال 6.3 میلی‌متر و وزن 124.85 کیلوگرم برای یک شاخه 12 متری است. در ادامه انواع استاندارهای تیرآهن را بررسی می‌کنیم.

تیرآهن IPE

تیرآهن IPE یکی از پرکاربردترین انواع تیرآهن در ایران و کشورهای اروپایی است که به شکل حرف “I” طراحی‌شده است. ویژگی برجسته این تیرآهن، ضخامت یکنواخت بال‌های آن است که در سراسر تیرآهن ثابت می‌ماند. این ویژگی باعث می‌شود که تیرآهن IPE برای پروژه‌های ساختمانی مناسب باشد، زیرا این نوع تیرآهن به‌راحتی در نقشه‌های مهندسی قابل‌استفاده است.

تیرآهن IPE در سایزهای مختلف و برای انواع مختلف پروژه‌های ساختمانی و صنعتی کاربرد دارد. در ایران و کشورهای اروپایی، تولید این نوع تیرآهن بسیار رایج است و در اغلب پروژه‌ها از آن استفاده می‌شود. تیرآهن‌های IPE در مقایسه با انواع دیگر، وزن متعادلی دارند و به دلیل همین کیفیت بالا در بین مهندسان و پیمانکاران محبوبیت زیادی دارند.

تیرآهن INP

تیرآهن INP که معمولاً طبق استانداردهای روسیه و چین ساخته می‌شود، به شکل حرف “I” است، ولی تفاوت عمده آن با تیرآهن IPE در ضخامت بال‌ها است. در تیرآهن INP، ضخامت بال‌ها با فاصله گرفتن از جان تیرآهن کاهش می‌یابد. این نوع تیرآهن معمولاً در پروژه‌های خاص در کشورهایی مانند چین و روسیه تولید و عرضه می‌شود.

به دلیل این تغییر در ضخامت بال‌ها، تیرآهن INP قابلیت تحمل بارهای مختلف را به‌صورت تدریجی دارد و برای سازه‌هایی با نیاز خاص به کار می‌رود. یکی از مشکلات رایج در بازار ایران این است که برخی تیرآهن‌های وارداتی از چین و روسیه به‌اشتباه به‌عنوان تیرآهن IPE شناخته می‌شوند. درحالی‌که درواقع از نوع INP هستند. این تفاوت‌ها ممکن است باعث بروز مشکلاتی در پروژه‌های ساخت‌وساز شود.

تیرآهن IPB یا هاش

تیرآهن IPB که به آن تیرآهن هاش یا تیرآهن عریض نیز گفته می‌شود، به گونه‌ای طراحی‌شده است که بال‌های آن نسبت به تیرآهن IPE بلندتر و عریض‌تر است. این نوع تیرآهن به دلیل بال‌های بلندتر، قدرت تحمل بار بیشتری دارد و معمولاً در پروژه‌های سنگین و صنعتی کاربرد دارد. تیرآهن هاش به‌صورت سنگین یا سبک ساخته می‌شود.

این تنوع بستگی به نیاز پروژه دارد. تیرآهن‌های سنگین برای بارهای سنگین و پروژه‌های بزرگ مناسب هستند. درحالی‌که تیرآهن‌های سبک برای پروژه‌هایی با نیاز بارگذاری کمتر به کار می‌روند. این نوع تیرآهن برای ساخت‌وسازهایی که نیاز به مقاومت بالا دارند، مانند پل‌ها، برج‌ها و ساختمان‌های بزرگ، بسیار مفید است.

تیرآهن CPE یا لانه‌زنبوری

تیرآهن CPE یا لانه‌زنبوری نوع خاصی از تیرآهن است که در طراحی آن از حفره‌های توخالی در جان تیر استفاده می‌شود. این حفره‌ها به شکل شش‌ضلعی و مشابه لانه زنبور هستند و به همین دلیل نام لانه‌زنبوری را به خود گرفته‌اند. این تیرآهن‌ها برای افزایش توان خمشی و کاهش وزن طراحی‌شده‌اند.

با توجه به این طراحی خاص تیرآهن‌های لانه‌زنبوری می‌توانند بارهای خمشی بیشتری را تحمل کنند. درحالی‌که تغییر شکل آن‌ها نسبت به تیرآهن‌های نورد شده مشابه کمتر است. این نوع تیرآهن‌ها به‌طور معمول در سازه‌های با نیاز به کاهش وزن و حفظ قدرت خمشی مانند سازه‌های پل‌ها و برج‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند. طراحی لانه‌زنبوری موجب می‌شود که این تیرآهن‌ها ازنظر اقتصادی و عملکردی گزینه‌ای بسیار مناسب برای پروژه‌های خاص باشند.

نحوه محاسبه وزن تیرآهن

برای محاسبه وزن تیرآهن باید از اطلاعات دقیق مربوط به ابعاد و مشخصات آن استفاده کرد… در ادامه به‌طور کامل نحوه محاسبه وزن تیرآهن را توضیح می‌دهیم. دقت داشته باشید در این محاسبات تمامی ابعاد باید بر اساس میلی‌متر باشند که درنهایت نتیجه به کیلوگرم تبدیل می‌شود. برای تبدیل واحدها و محاسبات دقیق‌تر توجه به ابعاد و واحدهای اندازه‌گیری بسیار مهم است.

شناخت ابعاد تیرآهن

ابتدا باید ابعاد مختلف تیرآهن را بدانید. این ابعاد معمولاً بر اساس استانداردهای مختلف مانند IPE، INP یا IPB مشخص می‌شود و عبارت‌اند از:

• ارتفاع تیرآهن (h): فاصله عمودی بین بال‌های تیرآهن.
• عرض بال‌ها (b): فاصله افقی بین دو لبه بال تیرآهن.
• ضخامت جان (t_w): ضخامت قسمت میانه تیرآهن که به آن جان می‌گویند.
• ضخامت بال (t_f): ضخامت بال‌های تیرآهن.

محاسبه سطح مقطع تیرآهن

برای محاسبه سطح مقطع تیرآهن باید مساحت قسمت‌های مختلف آن را جداگانه محاسبه کرده و سپس جمع کنید. سطح مقطع تیرآهن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود: جان و بال‌ها.

فرمول سطح مقطع تیرآهن به‌صورت زیر است:

\[ \text{سطح مقطع} = 2 \times (b \times t_f) + (h – 2 \times t_f) \times t_w \]

که در آن:

\( b \times t_f \)مساحت هر بال است.

\( (h – 2 \times t_f) \times t_w \) مساحت جان تیرآهن است.

محاسبه حجم تیرآهن

برای محاسبه حجم تیرآهن، باید سطح مقطع تیرآهن را در طول آن ضرب کنید. فرض کنید طول تیرآهن \( L \) متر است.

فرمول حجم تیرآهن به‌صورت زیر است:

\[ \text{حجم تیرآهن} = \text{سطح مقطع} \times L \]

حجم تیرآهن برحسب مترمکعب خواهد بود.

محاسبه وزن تیرآهن

برای محاسبه وزن تیرآهن، باید حجم آن را در چگالی ماده‌ای که تیرآهن از آن ساخته‌شده ضرب کنید. چگالی فولاد معمولاً برابر با \( 7850 \, \text{kg/m}^3 \)است.

بنابراین فرمول وزن تیرآهن به‌صورت زیر است:

\[ \text{وزن تیرآهن} = \text{حجم تیرآهن} \times \text{چگالی فولاد} \]

در اینجا، چگالی فولاد برابر با 7850 کیلوگرم بر مترمکعب است.

محاسبه وزن تیرآهن به‌صورت دقیق

درنهایت، وزن تیرآهن به‌طور دقیق محاسبه می‌شود. برای مثال، اگر تیرآهن دارای طول ۱۲ متر باشد و مساحت مقطع آن ۰.۱۵ مترمربع باشد، حجم آن به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:

\[ \text{حجم تیرآهن} = 0.15 \, \text{m}^2 \times 12 \, \text{m} = 1.8 \, \text{m}^3 \]

سپس وزن تیرآهن به این صورت محاسبه می‌شود:

\[ \text{وزن تیرآهن} = 1.8 \, \text{m}^3 \times 7850 \, \text{kg/m}^3 = 14130 \, \text{kg} \]

بنابراین، وزن تیرآهن ۱۲ متری برابر با ۱۴۱۳۰ کیلوگرم خواهد بود.

طول استاندارد هر شاخه تیرآهن

طول استاندارد هر شاخه تیرآهن در بازار معمولاً ۱۲ متر است. این اندازه، برای همه سایزهای تیرآهن ازجمله تیرآهن‌ ۱۴، 16 و یا حتی ۱۸ ثابت بوده و به‌عنوان طول استاندارد در صنعت ساختمان‌سازی شناخته می‌شود. تیرآهن‌هایی با این طول، بیشترین استفاده را در پروژه‌های مختلف ساختمانی و صنعتی دارند. دلیل انتخاب این طول استاندارد سهولت در حمل‌ونقل، نصب و انطباق با نیازهای سازه‌ای متداول است.

انتخاب سطح مناسب برای اندازه‌گیری

اولین مرحله در محاسبه طول هر شاخه تیرآهن، انتخاب یک سطح صاف و هموار است. برای اندازه‌گیری دقیق طول تیرآهن، باید مطمئن شد که سطحی که تیرآهن روی آن قرار می‌گیرد کاملاً صاف و بدون هرگونه مانع است. این امر به شما کمک می‌کند تا اندازه‌گیری به‌صورت صحیح انجام شود. اگر سطح ناهموار باشد یا اشیاء مزاحم در مسیر تیرآهن قرار داشته باشند، اندازه‌گیری دچار خطا خواهد شد؛ بنابراین، پیش از شروع اندازه‌گیری باید از و همواری سطح مطمئن شد.

استفاده از نوار اندازه‌گیری و قرار دادن آن به‌طور دقیق

پس از انتخاب سطح مناسب، نوار اندازه‌گیری باید به‌طور کامل بر روی تیرآهن کشیده شود. برای این کار، ابتدا انتهای نوار اندازه‌گیری را در یک نقطه ثابت قرار داده و سپس آن را به‌دقت در طول تیرآهن بکشید. باید توجه کنید که نوار اندازه‌گیری کاملاً صاف و بدون کشیدگی اضافی باشد تا خطای احتمالی در اندازه‌گیری به حداقل برسد. این مرحله نیاز به‌دقت و مراقبت دارد زیرا هرگونه اشتباه در این مرحله منجر به اندازه‌گیری نادرست طول تیرآهن می‌شود.

خواندن دقیق اندازه‌ها

در این مرحله، باید اندازه‌گیری‌هایی که توسط نوار اندازه‌گیری انجام‌شده را با دقت بررسی کنید. ابتدا نقطه شروع و پایان نوار اندازه‌گیری را مشخص کرده و سپس اندازه را خوانده و ثبت کنید. هنگام خواندن اندازه‌ها، باید بررسی کنید که نوار اندازه‌گیری دقیقاً روی تیرآهن قرار دارد و هیچ‌گونه انحرافی از مسیر اندازه‌گیری وجود ندارد. دقت در این مرحله اهمیت زیادی دارد، زیرا اندازه نهایی طول تیرآهن به این مرحله وابسته است.

رعایت نکات مهم و بررسی نهایی

قبل از ثبت نهایی طول تیرآهن، باید نکات مهمی مانند تطابق واحد اندازه‌گیری و دقت ابزار را بررسی کنید. همچنین شرایط محیطی مانند دما و رطوبت نیز می‌توانند بر دقت اندازه‌گیری تأثیرگذار باشند. درنهایت، پس از اطمینان از دقت اندازه‌گیری، طول نهایی تیرآهن را ثبت کنید. توجه به این نکات نه‌تنها به افزایش دقت اندازه‌گیری کمک می‌کند، بلکه از بروز خطاهای احتمالی نیز جلوگیری خواهد کرد. درنهایت، طول استاندارد هر شاخه تیرآهن معمولاً ۱۲ متر است ولی تیرآهن‌هایی با طول‌های کمتر یا سفارشی نیز وجود دارند.

حداقل و حداکثر طول تیرآهن

طول تیرآهن‌ها در تمامی سایزها به‌طور معمول ۱۲ متر است و این اندازه به‌عنوان استاندارد در صنعت ساخت‌وساز شناخته می‌شود. این استاندارد طول برای تیرآهن‌ها از جمله تیرآهن سایز ۱۴ ثابت است که معمولاً در پروژه‌های مختلف ساختمانی استفاده می‌شود. تولید تیرآهن‌ها در طول‌های استاندارد باعث می‌شود که هزینه‌های اضافی ناشی از برش و ساخت تیرآهن‌های سفارشی کاهش یابد.

بااین‌حال گاهی نیاز به تیرآهن‌هایی با طول‌های متفاوت برای پروژه‌های خاص پیش می‌آید که در این موارد تیرآهن‌ها به‌صورت سفارشی تولید می‌شوند. در پروژه‌هایی که نیاز به تیرآهن‌های بلندتر از طول استاندارد ۱۲ متر دارند تیرآهن‌هایی با طول‌های بیشتر تولید می‌شود. این تیرآهن‌ها معمولاً برای سازه‌های بزرگ‌تر و خاص که نیاز به تحمل بارهای بیشتری دارند، مانند پل‌ها و ساختمان‌های صنعتی طراحی و تولید می‌شوند. البته این نوع تیرآهن‌ها به‌صورت انبوه در بازار عرضه نمی‌شوند و معمولاً بر اساس سفارش پروژه‌های خاص ساخته می‌شوند.

از سوی دیگر، تیرآهن‌های کوتاه‌تر نیز برای پروژه‌هایی که نیاز به اندازه‌های کوچک‌تر دارند تولید می‌شوند. این تیرآهن‌ها معمولاً از برش‌ باقی‌مانده تیرآهن‌های استاندارد تولید می‌شوند که به نام تیرآهن نرمال شناخته می‌شوند. این تیرآهن‌ها ممکن است برای پروژه‌های خاص، تعمیرات و یا بازسازی‌ها به کار روند؛ بنابراین، با توجه به نیازهای مختلف پروژه‌ها تیرآهن‌ها می‌توانند در طول‌های متنوعی ازجمله طول‌های کمتر از ۱۲ متر و یا حتی بیشتر از آن عرضه شوند.

جدول اشتال چیست و چه کاربردی دارد؟

جدول اشتال مجموعه‌ای از استانداردهای بین‌المللی را نشان می‌دهد که ویژگی‌های فنی مقاطع فولادی مختلف مانند تیرآهن، ناودانی، نبشی، ورق‌های فولادی و پروفیل‌ها را مشخص می‌کند. این جدول توسط موسسه استاندارد آلمان به نام “اشتال” تهیه‌شده و به‌عنوان مرجعی معتبر در صنایع ساخت‌وساز، مهندسی و ساخت قطعات فولادی در کشورهای مختلف استفاده می‌شود.

در این جدول مشخصات دقیقی از ابعاد، ضخامت، وزن، چگالی و سایر ویژگی‌های مقاطع فولادی ارائه‌شده است که برای انتخاب و استفاده بهینه از این مقاطع در طراحی‌های مهندسی بسیار مهم است. مهندسان و طراحان برای انتخاب مقاطع مناسب در سازه‌ها، مانند تیرآهن و نبشی از این جدول استفاده می‌کنند تا علاوه بر رعایت استانداردهای فنی از ایمنی و عملکرد بهینه سازه مطمئن شوند. در محاسبه وزن تیرآهن‌ها و مقاطع فولادی دیگر این جدول نقش مهمی دارد و به کمک آن می‌توان وزن هر متر از مقطع را به‌دقت محاسبه کرد.

سخن پایانی

محاسبه طول و مشخصات تیرآهن یکی از مراحل مهم در طراحی و ساخت سازه‌ها است که به‌دقت و توجه زیادی نیاز دارد. آگاهی از ابعاد، وزن و استانداردهای مختلف تیرآهن مانند IPE، INP و IPB به مهندسان و طراحان کمک می‌کند تا مقاطع مناسب را برای پروژه‌های خود انتخاب کنند. علاوه بر این، استفاده از جداول اشتال و فرمول‌های دقیق برای محاسبه وزن و ابعاد تیرآهن تضمین می‌کند که مقاطع فولادی بر اساس نیازهای ساخت‌وساز انتخاب‌شده‌اند.

ادامه مطلب