تیرآهن هاش یکی از انواع تیرآهن‌های مورد استفاده در صنعت ساختمان است. به طور کلی، تیرآهن یکی از مهمترین اعضای یک سازه به شمار می‌رود که همین موضوع آن را به یکی از مهمترین فرآورده‌های حاصل از آهن تبدیل کرده است. تیرآهن را می‌توان مقطعی بلند و سخت تعریف کرد که بارهای مرده و زنده وارد بر سازه را تحمل می‌کند.
از تیرآهن می‌توان در ستون‌ها، تیرهای سقف، خرپا و در نعل درگاه استفاده کرد. معمولا تیرآهن‌ها را بر اساس اندازه جان و بال‌هایشان به سه دسته تقسیم میکنند:
- تیرآهن های IPE
- تیرآهن های IPB
- تیرآهن های INP
تیرآهن IPE همان تیرآهن معمولی است که I شکل است و بال آن ضخامت ثابتی دارد. این تیرآهن بیشتر برای ستون‌ها استفاده می‌شود. تیرآهن‌های INP که بر اساس استانداردهای روسیه و چین ساخته می‌شوند، ضخامت بال‌هایشان با فاصه گرفتن از جان تیر کاهش می‌یابد و در نهایت تیرهای IPB که به تیرهای H شکل بال پهن شهرت دارند و طول باهایشان به نسبت تیرآهن‌های IPE بیشتر است.
تیرآهن های H شک که به آن‌ها تیرآهن هاش میگویند، شبیه به تیرآهن‌های I شکل هستند، اما بال‌های پهن‌تری دارند و ارتفاع و طول بال آن ها با هم برابر است. تیرآهن‌های هاش با توجه طو بال و وزنشان به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربرد مخصوص به خود را دارند. به دلیل کارایی فراوان این تیرآهن‌ها در صنعت ساختمان، شناخت درست ویژگی این تیرآهن ها برای تمام فعالان این حوزه امری واجب به شمار می رود. در این مطلب هرآن چه را که درباره تیرآهن های H شکل باید بدانید، خواهید خواند.
تیرآهن H شکل (هاش)
این تیرآهن، یک فولاد نورد شده با سطح مقطع H شکل است. یک تیرآهن فولادی ضد زنگ، می‌تواند با جوشکاری، نورد گرم یا اکستروژن ساخته شود. همان طور که می‌دانید به قسمت افقی فوقانی و تحتانی تیرآهن، بال گفته می‌شود و قسمت میانی عمودی متصل به دو بال، جان (web) نامیده می‌شود. ضخامت هر دو بال (flange) آن به طور مساوی و یکنواخت می‌باشد. این تیرآهن‌ها، بر اساس ارتفاع و عرض بال، به سه گروه باریک بال، متوسط بال و پهن بال طبقه بندی می‌شوند.
به دلیل موازی بودن بال‌ها در این تیرآهن‌ها، ساخت، اتصال و نصب آن بسیار آسان است. استفاده از تیرآهن H شکل در سازه های بتنی، بار مرده وارد بر سازه را 20 تا 30 درصد کاهش می‌دهد.
علاوه براین، این محصول می‌تواند به شکل T ساخته شود، که تا حد زیادی از نیازهای پروژه‌های مهندسی را برآورده می‌کند. این تیرآهن‌ها، به عنوان مصالح ساختمانی جدید، خواص مکانیکی مناسبی برای استفاده در ساختار یک سازه دارند. همینطور در مقایسه با تیرآهن I، از دقت بالا، وزن سبک و ضریب مقطع بالا برخوردار است.
تقسیم بندی تیرآهن هاش بر اساس طول بال
همانطور که گفته شد بر اساس طول بال‌ها، تیرآهن های هاش به سه دسته بال پهن (HW)، بال متوسط (HM) و بال باریک (HN) تقسیم بندی می‌شوند. این تیرآهن‌ها به دلیل پایداری، شکل پذیری و انعطاف پذیری بالایی که دارند برای استفاده در سازه‌های لرزه ای که در معرض لرزش های شدید قرار دارند، مناسب هستند. همچنین پایداری حاصل از این تیرآهن ها، سازه را برای مقابله با دیگر خطرات طبیعی ایمن می‌کند. از سویی دیگر میزان باربری این تیرآهن ها بسیار بالاست و برای استفاده در سازههایی که برای تحمل بارهای سنگین طراحی می شوند، مناسب هستند.
تقسیم بندی تیرآهن های هاش بر اساس وزن
تیرآهن های هاش را بر اساس وزنی که دارند به سه دسته زیر تقسیم میکنند:
- HEA
- HEB
- HEM
HEA به تیرآهن های بال پهن سبک گفته می شود، HEB تیرآهن های بال پهن سنگین و HEM تیرآهن های بال پهن فوق سنگین هستند. در این عبارات حرف آخر، نمایانگر ضخامت بال است. مثلا در HEA ، حرف آخر که در اینجا A است، باریک‌ترین نسخه از مقاطع H شکل را نشان می‌دهد چرا که این تیرآهن نازک ترین بال را نسبت به دو مورد دیگر دارد.
انواع HEA و HEB بسیار متداول هستند و در رده‌های مختلف مواد موجود می‌باشند که رایج‌ترین آن‌ها EN 10025 S275 و S355 است.
حداکثر عرض بال در تیرآهن‌های هاش، 300 میلی‌متر است. پس از آن، ارتفاع تیر فولادی افزایش می‌یابد اما عرض بال همان 300 میلی‌متر باقی می‌ماند.
تیرآهن بال‌پهن چگونه ساخته می‌شود؟
برای فهمیدن چگونگی ساخت این نوع تیرآهن، می‌توان یک ورق صاف از فولاد را روی زمین قرار داد. این ورق، نمایانگر بال پایینی تیر است. ورق دوم فولاد با همان ابعاد، می‌تواند در مرکز این ورق با زاویه 90 درجه قرار گیرد و سپس جوشکاری و یا فورج شود تا در نقش جان تیر قرار گیرد. ورق سوم، به طور موازی با بال پایینی قرار داده می‌شود تا بال دوم را تشکیل دهد. بال‌ها در تیرآهن پهن بال، اغلب به اندازه طول جان هستند.
کاربرد تیرآهن هاش در صنعت
تیرهای پهن بال ضد زنگ در صنعت ساختمان و ماشین آلات مورد استفاده قرار می‌گیرند. این پروفیل‌های ضد زنگ، به خاطر انعطاف پذیری بالا و ساخت سریع و کم هزینه (از طریق امکان تولید پیش ساخته در صنعت فولاد) کاربرد فراوانی یافته‌اند.
این تیرآهن می‌تواند نقش‌های بسیاری را در سختار یک سازه برعهده بگیرد. در ایالات متحده، برای ایجاد ستون در ساختمان‌های خانگی و تجاری کاربرد دارد. این تیرها، همچنین می‌توانند به صورت موازی با زمین قرار گیرند تا کف و سقف تشکیل شود.
همچنین نقش مهمی در ساختمان پل دارند و به عنوان تکیه‌گاه برای ساخت روگذرها در بزرگراه‌ها و پل‌های هوایی استفاده می‌شوند. این تیرها، به طور سنتی از فولاد یا آلومینیوم ساخته شده‌اند، گرچه امروزه مدل‌های چوب و کامپوزیت نیز به خصوص برای ساخت و سازهای مسکونی متداول شده‌اند.
تاثیر ضخامت و طول بال تیرآهن هاش بر سازه
مهمترین مزیت بال تیرآهن، این است که به سازندگان این امکان را می‌دهد تا بار بیشتری را در یک منطقه گسترده توزیع کنند. این بدان معنی است که می‌تواند تکیه‌گاهی برای یک ساختار بزرگ‌تر یا گسترده‌تر با خطر شکست کمتر باشد. همچنین این محصولات، وزن کمتری نسبت به تیر مربعی شکل با همان اندازه دارند، اما می‌توانند بار بزرگ‌تری را تحمل کنند که این باعث کارآمدتر شدن آن‌ها می‌شود.
ضخامت تیرآهن پهن‌بال، کاربرد آن را مشخص می‌کند. توجه به نیروی اعمال شده، وزن تحمل شده و تنش و فشردگی بسیار مهم است. اندازه‌های کوچک‌تر، معمولاً برای کارهایی استفاده می‌شود که میزان فشار و وزن آن حداقل باشد. در حالی که اندازه‌های ضخیم‌تر از این تیر، بعنوان تکیه‌گاه سازههایی که وزن انبوه دارند، استفاده می‌شود.
تیرآهن I بهتر است یا H ؟
هرکدام از این تیرآهن‌ها کاربرد خاص خود را دارند و نمی‌توان گفت کدام یک بهتر است. از جهت وزنی، تیرآهن H بسیار سنگین تر از تیرآهن I است و نیروی بیشتری را تحمل می‌کند. اما همین وزن بیشتر می تواند در موقعیت های دیگر که سبکی سازه مد نظر است، استفاده از آن را نامناسب کند.
از سوی دیگر تیرآهن هاش، جان مرکزی پهن‌تری دارد که برای آن استحکام بیشتری را نسبت به تیرآهن I فراهم آورده است. همین ضخامت جان باعث شده که تیرآهن‌های هاش، در برابر نیروهای خمشی و برشی مقاومت بالایی داشته باشند.
همچنین در مواردی که تیرآهن‌هاش به عنوان ستون استفاده می‌شود به دلیل سطح مقطع بالاتری که نسبت به تیرآهن I دارد، تنش کمتری را متحمل می‌شود و همین امر استفاده از این نوع تیرآهن را برای ستون مناسب می‌کند.
