کاربرد تیرآهن 16 در صنعت و ساختمان

تیرآهن ۱۶ یکی از مقاطع کلیدی در سازه های فولادی است که ارتفاع 16 سانتی متر یا 160 میلی متر دارد و طول استاندارد آن 12 متر است .این تیرآهن در انواع IPE معمولی ،هاش سبک و سنگین و زنبوری وجود دارد. این سایز از تیرآهن نه تنها در اسکلت فلزی ساختمان های چند طبقه کاربرد گسترده ای دارد، بلکه در سازه های صنعتی، قاب های فلزی و دهانه های متوسط نیز نقش تعیین کننده ای ایفا می کند. در این مقاله به صورت تخصصی بررسی می کنیم که تیرآهن ۱۶ دقیقاً در چه بخش هایی از صنعت و ساختمان استفاده می شود.

تیرآهن 16 چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

تیرآهن 16 یکی از پرکاربرد ترین مقاطع فولادی نورد گرم در صنعت ساختمان و سازه های فلزی است که در دسته تیرآهن های بال نرمال با مقطع I شکل قرار می گیرد. عدد 16 در نام این محصول به ارتفاع اسمی جان تیرآهن (حدود 160 میلی متر) اشاره دارد. این سایز معمولاً بر اساس استاندارد اروپایی تولید شده و در ایران نیز عمدتاً با تیپ IPE شناخته می شود.اما انواع هاش سبک  و هاش سنگین سایز 16 و تیراهن شبکه سایز 16 هم در ایران مصرف دارد .قیمت انواع تیرآهن 16 معمولی برند های مختلف ،تیراهن 16 هاش  و زنبوری در آدرس https://ahanjam.com/price-beam-16/ قابل مشاهده هست .ضمن این تمام مشخصات فنی تیرآهن 16 درج شده و امکان ثبت سفارش وجود دارد .

تیرآهن 16 (IPE 160)از نوع EN 10365 بوده و مشخصات ابعادی آن مطابق جداول مهندسی این استاندارد تعیین می شود. در این تیپ:

·      ارتفاع جان (h) ≈ 160 میلی متر

·      عرض بال (b) ≈ 82 میلی متر

·      ضخامت جان (tw) ≈ حدود 5 میلی متر

·      ضخامت بال (tf) ≈ حدود 7 تا 8 میلی متر

·      سطح مقطع ≈ حدود 20 سانتی متر مربع

·      وزن هر متر ≈ 15.8 کیلوگرم بر متر

·      این مقطع دارای بال های موازی (Parallel Flange) است که آن را از تیرآهن های INP متمایز می کند.

مشخصات هندسی و مکانیکی

بر اساس جداول مهندسی IPE 160:

ممان اینرسی حول محور قوی (Ix) ≈ حدود 870–880 cm⁴

مدول مقطع (Wx) ≈ حدود 109 cm³

شعاع ژیراسیون (ix) ≈ حدود 6.5 cm

این ویژگی ها نشان می دهد که تیرآهن 16 برای دهانه های متوسط و بارهای معمول ساختمان های چندطبقه سبک بسیار مناسب است.

مشخصات فنی تیرآهن 16 بر اساس جدول اشتال (IPE 160)

در طراحی سازه های فولادی، جدول اشتال یکی از معتبرترین مراجع برای استخراج مشخصات هندسی و مقاومتی مقاطع نورد گرم اروپایی است. تیرآهن 16 که در استاندارد اروپایی با عنوان IPE 160 شناخته می شود، دارای ابعاد و پارامترهای مهندسی مشخصی است که مبنای محاسبات سازه ای در آیین نامه های طراحی فولاد قرار می گیرد. در ادامه، مشخصات این مقطع به صورت تحلیلی و کاملاً فنی بررسی می شود.

وزن هر متر تیرآهن 16 طبق جدول اشتال حدود 15.8 کیلوگرم بر متر است. این وزن نشان دهنده میزان فولاد مصرفی در واحد طول بوده و مستقیماً با سطح مقطع رابطه دارد. وزن واحد طول علاوه بر تأثیر در هزینه تمام شده پروژه، در محاسبه بار مرده سازه نیز نقش تعیین کننده دارد. هر شاخه 12 متری این مقطع در شرایط استاندارد وزنی در حدود 190 کیلوگرم خواهد داشت که ممکن است با توجه به تلرانس نورد، اختلاف جزئی داشته باشد.

سطح مقطع تیرآهن 16 در حدود 20 سانتی متر مربع است. این پارامتر در محاسبات مقاومت محوری اهمیت دارد، زیرا ظرفیت کششی یا فشاری عضو مستقیماً تابع سطح مقطع و تنش تسلیم فولاد است.

ممان اینرسی حول محور قوی (Ix) برای IPE 160 حدود 870 سانتی متر به توان چهار است. این پارامتر مهم ترین شاخص مقاومت در برابر خمش محسوب می شود. هرچه مقدار ممان اینرسی بزرگ تر باشد، تیر در برابر تغییر شکل خمشی سخت تر عمل می کند و خیز کمتری خواهد داشت.

مدول مقطع خمشی (Wx) تیرآهن 16 حدود 109 سانتی متر مکعب است. مدول مقطع بیان کننده ظرفیت تحمل لنگر خمشی قبل از رسیدن به تنش تسلیم فولاد است.

از نظر گرید فولاد، تیرآهن 16 معمولاً بر اساس استاندارد EN 10025 در گریدهای S235 ، S275  و در برخی موارد S355 تولید می شود. در بازار ایران رایج ترین گرید معادل فولاد ST37 (S235) است که دارای تنش تسلیم حدود 235 مگاپاسکال است.

چرا تیرآهن 16 یکی از پرکاربردترین سایزهای بازار است؟

تیرآهن 16 از نظر مهندسی دقیقاً در نقطه تعادل بین مقاطع سبک تر مانند تیرآهن 14 و مقاطع سنگین تر مانند تیرآهن 18 قرار دارد. محبوبیت این سایز نه تصادفی است و نه صرفاً عرف بازار؛ بلکه حاصل یک منطق فنی و اقتصادی مشخص است.

از نظر ظرفیت خمشی، افزایش ارتفاع مقطع تأثیر بسیار قابل توجهی بر ممان اینرسی دارد. وقتی از تیرآهن 14 به 16 می رسیم، افزایش ارتفاع جان باعث رشد محسوس ممان اینرسی و مدول مقطع می شود؛ در نتیجه ظرفیت تحمل لنگر خمشی به طور چشمگیری افزایش پیدا می کند. اما در عین حال وزن واحد طول آن هنوز به حدی نیست که هزینه سازه را مانند تیرآهن 18 بالا ببرد.

از منظر کنترل خیز (Deflection Control) نیز تیرآهن 16 عملکرد متعادلی دارد. در دهانه های متداول ساختمان های مسکونی (حدود 4 تا 6 متر)، تیرآهن 14 در برخی شرایط بارگذاری به مرز خیز مجاز نزدیک می شود، در حالی که تیرآهن 16 با سختی خمشی بیشتر، اطمینان بالاتری در کنترل تغییر شکل ایجاد می کند. در مقابل، استفاده از تیرآهن 18 در همین دهانه ها اغلب منجر به اضافه مقاومت و افزایش غیرضروری وزن مرده سازه می شود.

کاربرد تیرآهن 16 در ساختمان های مسکونی

تیرآهن 16 به دلیل ارتفاع مناسب (160 میلی متر)، ظرفیت باربری خوب و وزن متعادل، یکی از مقاطع پرکاربرد در ساختمان های مسکونی است. در ادامه مهم ترین کاربردهای تیرآهن 16 در ساختمان های مسکونی بررسی می شود:

·      تیر اصلی سقف

تیرآهن 16 به عنوان تیر اصلی سقف، نقش تحمل بار مستقیم سقف و توزیع وزن به ستون ها را دارد. ارتفاع مناسب و ممان اینرسی بالای آن باعث می شود که خیز تیر در دهانه های متوسط (معمولاً تا 6 متر) در محدوده مجاز باشد و سقف ساختمان به صورت ایمن و بدون لرزش اجرا شود.

·      تیر فرعی

در سقف های تیرچه ای یا سازه های با تیرهای فرعی متعدد، تیرآهن 16 می تواند به عنوان تیر فرعی عمل کند. این تیرها وزن پوشش سقف را به تیرهای اصلی منتقل می کنند و ارتفاع و سختی تیرآهن 16 باعث کاهش خیز و افزایش پایداری سازه می شود.

·      شاه تیر

تیرآهن 16 معمولاً به عنوان شاه تیر (تیر حامل بارهای دیوار و دهانه ها) مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به ممان اینرسی مناسب، این تیر می تواند بار دیوارهای داخلی و خارجی را به ستون ها منتقل کند و نقش مهمی در ایستایی ساختمان ایفا نماید.

آیا تیرآهن 16 برای ساختمان دو طبقه کافی است؟

بله، تیرآهن 16 به دلیل ارتفاع 160 میلی متر، مدول مقطع مناسب و ظرفیت باربری کافی، معمولاً برای ساختمان های دو طبقه کاملاً مناسب است. این مقطع می تواند تیرهای اصلی سقف، شاه تیر و کلاف افقی را بدون نیاز به دوبل کردن یا استفاده از مقاطع سنگین تر تحمل کند و خیز سازه را در محدوده مجاز نگه دارد. تنها در دهانه های خیلی بلند یا بارهای غیرمعمول ممکن است نیاز به بررسی دقیق مهندسی باشد.

تفاوت تیرآهن 16 معمولی با تیرآهن 16 هاش (HEA/HEB)

تیرآهن 16 معمولی (IPE 160) و تیرآهن 16 هاش (HEA یا HEB) هر دو از فولاد نورد گرم ساخته می شوند، اما کاربرد، هندسه و ظرفیت باربری آن ها تفاوت های قابل توجهی دارد که مهندسین سازه باید هنگام انتخاب مقطع به آن توجه کنند:

·      شکل مقطع

تیرآهن 16 معمولی (IPE): بال های باریک و موازی، ضخامت یکنواخت و جان نسبتاً باریک دارد.

تیرآهن 16 هاش (HEA/HEB): بال های پهن تر و ضخیم تر، جان قوی تر نسبت به IPE

·      ظرفیت باربری و سختی خمشی

تیرآهن هاش به دلیل عرض بال بیشتر و ضخامت جان بیشتر، مقاومت خمشی و محوری بسیار بالاتری نسبت به IPE 16 دارد.

در پروژه هایی که نیاز به تحمل بارهای سنگین یا ستون های فشاری بزرگ دارند، HEA/HEB گزینه مناسب تری است.

IPE 16 بیشتر برای تیرهای فرعی و شاه تیر ساختمان های متوسط تا سبک کاربرد دارد.

·      وزن و هزینه

تیرآهن هاش به دلیل بال های پهن تر و ضخامت بیشتر، وزن بیشتری دارد و طبیعتاً هزینه بالاتری نسبت به تیرآهن 16 معمولی خواهد داشت.زمان خرید تیرآهن 16 هم اهمیت دارد .به گفته شجر نیوز : یکی از مهم ‌ترین نکات در خرید آهن، انتخاب زمان مناسب است. در دوره‌های رکود اقتصادی، وقتی پروژه‌های عمرانی کمتر می‌شوند، قیمت آهن معمولاً کاهش می ‌یابد و فرصت خوبی برای خرید عمده فراهم می‌کند. اما در زمان رونق ساخت ‌وساز، تقاضا بالا می ‌رود و قیمت‌ها افزایش پیدا می‌کند.

·      کاربرد عملی

IPE 16: ساختمان های 2 تا 4 طبقه، تیر فرعی، شاه تیر و کلاف افقی، سوله های سبک.

HEA/HEB: ستون های سازه های صنعتی، تیرهای اصلی سوله های بزرگ، اسکلت فلزی با دهانه های بلند، و مواقعی که ظرفیت خمشی و فشاری بالاتر مورد نیاز است.