تفاوت تیرآهن سبک و سنگین یکی از پرسشهای پرتکرار در طراحی و خرید سازه است: ممکن است دو تیرآهن از نظر ارتفاع اسمی و سایز مشابه باشند، اما بهدلیل اختلاف در ضخامت بال و جان و در نتیجه وزن بر متر، رفتار سازهای و قیمتشان کاملاً متفاوت باشد. بهعبارت ساده، “سبک” یعنی ضخامت کمتر و وزن کمتر (اقتصادیتر و مناسب بارهای کم)، و “سنگین” یعنی ضخامت بیشتر و وزن بالاتر (پاسخگو به بارهای بزرگتر و دهانههای طولانیتر).
بر اساس تفاوت وزن، نام گذاری تیرآهنها متفاوت است که هر کدام را جداگانه در این مقاله بررسی خواهیم کرد. اصطلاحات زیر مربوط به سنگینی یا سبکی تیرآهن هستند که بهتر است آنها را بشناسید:
- HEA: نام گذاری مخصوص تیرآهن هاش سبک
- HEB: نام گذاری مخصوص تیرآهن هاش سنگین
- IPE-A / IPE-AA: حدود 10 الی 20 دردصد نسبت به تیرآهن IPE معمولی سبکتر هستند. IPE-AA حتی از IPE-A هم سبکتر است.
- IPE-O: نسخه سنگینتر تیرآهن IPE معمولی است.
در بازار ایران، نسخههای سبک و سنگین IPE به ندرت یافت میشوند و IPE معمولی رایجترین است. اما با این وجود برخی تولیدکنندگان برای بازارهای بین المللی ممکن است آنها را تولید کنند. اگر با استانداردهای تیرآهن آشنایی کافی ندارید، پیشنهاد میکنیم مطالب لینک شده را در صورت تمایل برای اطلاعات بیشتر مطالعه کنید:
نقش ضخامت بال و جان در سبک یا سنگین بودن تیرآهن
در هر تیرآهن، دو بخش اصلی بیشترین تأثیر را بر وزن و مقاومت دارند: بالها (Flanges) و جان (Web). ضخامت این دو بخش است که تعیین میکند تیرآهن سبک باشد یا سنگین.
از دید مهندسی سازه، ضخامت بال روی مقاومت در برابر خمش تأثیر مستقیم دارد و ضخامت جان بر ظرفیت برشی و پایداری موضعی اثر میگذارد. به همین دلیل، تیرآهنی با ضخامتهای بالاتر، ضمن وزن بیشتر، توان تحمل لنگر خمشی بالاتری دارد و برای دهانههای بلند یا بارهای سنگینتر مناسبتر است.
تفاوت فنی تیرآهن سبک و سنگین از نظر ابعاد و خواص مکانیکی
در جدولهای زیر، ابعاد و برخی خواص مقاطع تیرآهن رایج در استاندارد اروپایی (EN / DIN) آورده شدهاند.
| نوع و نام تیرآهن | ارتفاع (سانتیمتر) | وزن (kg/m) | عرض بال (mm) | ضخامت جان (mm) | ضخامت بال (mm) | مدول مقطع الاستیک حول محور اصلی (×10³ mm³) | ممان اینرسی حول محور اصلی (×10⁴ mm⁴) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IPE 120 | 12 | 10.4 | 64 | 4.4 | 6.3 | - | - |
| HEA 120 | 12 | 19.9 | 120 | 5 | 8 | 106 | 606 |
| HEB 120 | 12 | 26.7 | 120 | 6.5 | 11 | 144.1 | 643 ~ |
تحلیل کاربردی جدول و نحوه استفاده از دادهها
- از جدولها مشخص است که برای ارتفاع مشابه (مثلاً 120) مقاطع HEA و HEB دارای ضخامت و وزن بسیار متفاوتی هستند؛ این نشاندهنده همان تفاوت سبک و سنگین بودن تیرآهن است که باید در محاسبات مهندسی لحاظ شود.
- در مقاطع IPE، چون جان و بال نازکترند، وزن نیز بسیار کمتر است؛ بنابراین برای شرایطی که بارها و دهانهها کمترند، مناسباند.
- برای طراحی سازه، مهندس باید به وزن، ممان اینرسی (I)، مدول مقطع (W) توجه کند؛ اگر وزن بیشتر و ضخامت بیشتر داشته باشیم، ممان اینرسی افزایش مییابد و سختی خمشی بهتر میشود؛ یعنی تیر سنگینتر، ظرفیت بیشتری دارد.
- در انتخاب بین سبک و سنگین، باید توجه داشت که هزینه خرید، نصب، وزن سقف/سازه مرده، حمل و نقل و هزینههای جوشکاری یا برش هم زیادتر خواهد بود اگر مقطع سنگین را انتخاب کنیم.
چرا کارخانهها تیرآهن را در دو نوع سبک و سنگین تولید میکنند؟
تولید تیرآهن در دو نوع سبک و سنگین فقط یک تفاوت تجاری نیست، بلکه پاسخی است به نیازهای متفاوت مهندسی و اقتصادی در پروژههای ساختمانی و صنعتی. هر دو نوع تیرآهن، بسته به شرایط بارگذاری، نوع سازه و محدودیتهای طراحی، نقش خاص خود را دارند.
در ادامه، مهمترین دلایل این تنوع تولید را میخوانید:
1- بهینهسازی مصرف فولاد و کاهش هزینه ساخت
در بسیاری از ساختمانهای شهری، بارهای وارد بر سازه نسبتاً کم است. استفاده از تیرآهنهای سنگین در چنین پروژههایی باعث افزایش بیدلیل وزن سازه و هزینه فولاد میشود. به همین دلیل کارخانهها نسخههای سبکتر (مثلاً IPE یا HEA) را تولید میکنند تا مهندسان بتوانند با حفظ ایمنی، در مصرف فولاد صرفهجویی کنند.
2- پاسخ به نیاز سازههای سنگین و صنعتی
در مقابل، پروژههای صنعتی، پلها یا سولههایی با دهانه بلند، نیاز به تیرآهنهایی دارند که ظرفیت خمشی و برشی بالایی داشته باشند. در این موارد، تیرآهنهای سنگین (مثل HEB) با ضخامت بال و جان بیشتر، سختی خمشی و مقاومت بالاتری فراهم میکنند.
3- حملونقل و اجرای سادهتر در پروژهها
در سازههای سبک یا پروژههای کوچک، استفاده از تیرآهن سبکتر مزیت بزرگی است؛ هم حمل آسانتر دارد و هم نصب سریعتر انجام میشود. در مقابل، تیرآهنهای سنگین برای سازههای خاص با جرثقیل نصب میشوند و برای همه پروژهها مناسب نیستند.
نکات مهم هنگام خرید تیرآهن سبک یا سنگین
تنها این چند نکته مهم را قبل از خرید باید در نظر بگیرید:
- خرید از فروشنده معتبر اهمیت بسیار بالایی دارد. فروشنده معتبر میتواند سفارش شما را در مدت زمان مناسب به دست شما رسانده و از اصالت کالا نیز مطمئن شود.
- از مهندس متخصص تایید بگیرید که تیرآهن مناسب را خریداری میکنید. به هیچ عنوان به بهانه هزینه کمتر، امنیت سازه را فدا نکنید.
- از فروشنده درخواست سرتیفیکت و گواهی تست آزمایشگاهی تیرآهنها را داشته باشید تا مطمئن شوید تیرآهنها کارایی لازم را خواهند داشت.
- قیمتها به دلیل اقتصاد تورمی در ایران روزانه اعتبار دارند پس باید از منابع بروز آنها را استعلام کنید. برای مشاهده قیمت تیرآهن و قیمت تیرآهن هاش، میتوانید صفحات لینک شده (با آپدیت روزانه) را مشاهده کنید.
سخن آخر
گفتیم که تیرآهنها بسته به استاندارد و ضخامتشان به اسامی مختلفی اسم گذاری میشوند. در ایران، تیرآهن IPE سبک یا سنگین رایج نیست اما برای تیرآهن هاش، باید تفاوت HEB و HEA را بدانید زیرا در ایران رایج هستند. به طور خلاصه، میتوان گفت تیرآهن سبکتر، هزینههایتان را کاهش میدهد اما مقاومت کمتری دارد به همین دلیل در انتخاب تیرآهن سبک یا سنگین، اولویت با هماهنگی با نقشه سازه، تطبیق وزن با استاندارد، و اطمینان از کیفیت تولید کارخانه است. انتخاب اشتباه میتواند هم هزینهها را افزایش دهد و هم ایمنی پروژه را کاهش دهد.