روش ساخت تیرآهن هاش و لانه زنبوری

در دنیای مدرن ساخت‌ و ساز، انتخاب نوع تیرآهن نقش تعیین‌ کننده‌ ای در استحکام، دوام، و هزینه نهایی پروژه دارد. تیرآهن‌ ها به‌ عنوان یکی از اجزای اصلی سازه‌های فلزی شناخته می‌شوند که وظیفه تحمل بارهای سنگین و انتقال آن‌ها به ستون‌ها را بر عهده دارند. دو نوع پرکاربرد در صنعت فولادسازی امروز، تیرآهن هاش (H-beam) و تیرآهن لانه زنبوری (Honeycomb Beam) هستند. هر یک از این دو نوع تیرآهن دارای ویژگی‌ها، ساختار و روش تولید خاصی هستند که آن‌ها را برای کاربردهای متفاوتی مناسب می‌ سازد.

تیرآهن هاش به دلیل شکل ظاهری‌ اش که شبیه حرف H انگلیسی است، نام‌ گذاری شده و از بال‌هایی پهن‌تر نسبت به تیرآهن معمولی برخوردار است. در مقابل، تیرآهن لانه زنبوری با طراحی هوشمندانه و ایجاد سوراخ‌ هایی شش‌ضلعی در بخش جان تیر، وزن سازه را کاهش می‌دهد و در عین حال مقاومت خمشی مناسبی ارائه می‌دهد. در بازار امروز، تصمیم‌گیری بین استفاده از تیرآهن هاش یا لانه زنبوری به عواملی مانند کاربری ساختمان، نوع بارگذاری، هزینه تولید و قیمت روز تیرآهن در بازار؛ افزایش یا کاهش؟ بستگی دارد.

از سوی دیگر، مهندسان عمران هنگام انتخاب نوع تیرآهن به مؤلفه‌ هایی مانند صرفه‌ جویی در مصرف فولاد، قابلیت اجرای ساده‌ تر، و مقاومت در برابر زلزله توجه می‌ کنند. علاوه بر آن، توجه به عواملی همچون مقایسه قیمت تیرآهن در عمده‌ فروشی‌ ها و خرده‌ فروشی‌ ها و محاسبه دقیق وزن هر شاخه تیرآهن (با استفاده از فرمول‌هایی مانند «هر تیرآهن چند کیلو است؟ راهنمای محاسبه وزن تیرآهن») برای برآورد دقیق هزینه پروژه حیاتی است.

به‌ طور خلاصه، انتخاب صحیح بین تیرآهن هاش و لانه زنبوری به معنای انتخاب بین استحکام بیشتر و وزن کمتر است. تیرآهن هاش گزینه‌ ای ایده‌ آل برای ساختمان‌ های بلند مرتبه و صنعتی است، در حالی که تیرآهن لانه زنبوری برای پروژه‌ های سبک‌ تر، سقف‌ها و سازه‌ های اقتصادی‌تر کاربرد دارد. در ادامه به بررسی تخصصی‌ تر هر کدام از این تیرآهن‌ها و مراحل ساخت آن‌ها می‌ پردازیم تا دید جامع‌ تری برای انتخاب صحیح ایجاد شود.

تیرآهن هاش چیست و چرا محبوب است؟

تیرآهن هاش یا همان H-Beam یکی از پرمصرف‌ترین و اساسی‌ترین مقاطع فولادی در جهان است. دلیل اصلی محبوبیت آن، عرض بال‌های زیاد، ضخامت جان بالا و توانایی تحمل بارهای سنگین در شرایط مختلف بارگذاری است. این ویژگی‌ها باعث شده‌اند که تیرآهن هاش به یکی از اجزای اصلی در پروژه‌هایی مانند پل‌سازی، سوله‌های صنعتی، برج‌های مرتفع و اسکلت‌های فولادی چندطبقه تبدیل شود. علاوه بر مقاومت فوق‌العاده در برابر خمش و فشار، این نوع تیرآهن از نظر اقتصادی نیز گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه محسوب می‌شود، زیرا وزن سازه را کاهش داده و در نتیجه مصرف مصالح دیگر را کمتر می‌کند.

از سوی دیگر، یکی از موارد مهم در انتخاب و خرید تیرآهن هاش، بررسی دقیق قیمت در بازارهای مختلف است. معمولاً مقایسه قیمت تیرآهن در عمده‌فروشی‌ها و خرده‌فروشی‌ها به خریداران کمک می‌کند تا بهترین نرخ را متناسب با حجم خرید خود بیابند. در عمده‌فروشی‌ها، قیمت‌ها معمولاً پایین‌تر و به‌صرفه‌تر هستند، اما در خرده‌فروشی‌ها امکان خرید در مقادیر کمتر با خدمات حمل‌ونقل سریع‌تر فراهم است. بنابراین، آگاهی از تفاوت قیمت میان این دو بازار می‌تواند در تصمیم‌گیری‌های مالی و برنامه‌ریزی پروژه‌های ساختمانی نقش تعیین‌کننده‌ای داشته باشد. برای این کار می توانید به مراجع استعلام قیمت روز آهن آلات مراجعه کنید.

تیرآهن‌های هاش از نظر طراحی به سه دسته تقسیم می‌شوند:

• هاش سبک (HEA) برای سازه‌ های معمولی و مسکونی
• هاش متوسط (HEB) برای ساختمان‌های نیمه‌سنگین
• هاش سنگین (HEM) برای پروژه‌های بزرگ صنعتی و سازه‌های باربر سنگین

مزیت اصلی تیرآهن هاش نسبت به تیرآهن IPE در همین بال‌ های پهن‌ تر است که باعث افزایش ممان اینرسی و در نتیجه، مقاومت بیشتر در برابر نیروهای خمشی و پیچشی می‌ شود. این ویژگی سبب می‌ شود که سازه‌ هایی با استفاده از تیرآهن H، پایداری بیشتری در برابر فشارهای جانبی و عمودی داشته باشند. علاوه بر این، شکل متقارن مقطع H باعث توزیع یکنواخت نیرو در طول تیر می‌شود و احتمال تمرکز تنش یا شکست در نقاط حساس سازه را به حداقل می‌ رساند.

در فرآیند طراحی و اجرا، وزن تیرآهن یکی از عوامل کلیدی در محاسبه مقاومت و هزینه ساخت به شمار می‌آید. آگاهی از وزن هر متر تیرآهن برای مهندسان و مجریان پروژه اهمیت زیادی دارد، زیرا وزن تاثیر مستقیم بر بار مرده سازه و میزان مصرف فولاد دارد. در این زمینه، مطالعه مطلب «هر تیرآهن چند کیلو است؟ راهنمای محاسبه وزن تیرآهن» می‌ تواند دید دقیق‌ تری در مورد نحوه محاسبه وزن واقعی تیرآهن بر اساس ابعاد، طول و چگالی فولاد ارائه دهد.

از سوی دیگر، تولید تیرآهن هاش به فناوری نورد سنگین و تجهیزات پیشرفته نیاز دارد، به همین دلیل قیمت تمام‌ شده آن کمی بالاتر از تیرآهن‌های معمولی است. با این حال، به دلیل کاهش نیاز به تیرهای تقویتی و فونداسیون ضخیم‌تر، در مجموع استفاده از تیرآهن H از نظر اقتصادی مقرون‌ به‌ صرفه‌ تر محسوب می‌ شود. در پروژه‌ هایی که نیاز به سرعت بالا، استحکام زیاد و عمر مفید طولانی دارند، استفاده از تیرآهن هاش یک انتخاب هوشمندانه است. مقاومت عالی در برابر زلزله، تغییر شکل و خوردگی از دیگر دلایل محبوبیت آن در ساخت‌ و ساز مدرن است.

مراحل ساخت تیرآهن هاش

ساخت تیرآهن هاش یکی از فرآیندهای پیچیده و دقیق در صنعت فولاد است که نیازمند ماشین‌آلات سنگین، دمای بالا و کنترل کیفی مداوم در تمام مراحل تولید می‌باشد. این نوع تیرآهن به‌دلیل شکل خاص مقطع خود، یعنی شباهت به حرف H انگلیسی، برای سازه‌هایی که نیاز به تحمل بارهای سنگین دارند انتخاب می‌شود. فرآیند تولید تیرآهن هاش از ذوب فولاد خام در کوره قوس الکتریکی آغاز می‌شود؛ در این مرحله، ترکیب شیمیایی فولاد تنظیم می‌گردد تا مقاومت و انعطاف لازم برای نورد فراهم شود.

پس از ذوب، فولاد مذاب در قالب‌های مستطیلی ریخته شده و به شمش‌های فولادی (بلوم) تبدیل می‌شود. این شمش‌ها سپس وارد خط نورد گرم می‌شوند، جایی که در دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد، از میان چندین غلطک عبور می‌کنند تا به شکل H دقیق درآیند. در طول نورد، ضخامت بال‌ها و جان تیر با دقت تنظیم می‌شود تا تعادل بین استحکام و وزن حفظ گردد. پس از آن، تیرآهن‌ها در طول‌های مشخص بریده شده، خنک‌سازی می‌شوند و در نهایت تحت بازرسی نهایی از نظر ابعاد، تلرانس، وزن و کیفیت سطح قرار می‌گیرند. این کنترل کیفی سخت‌گیرانه است که تیرآهن هاش را به یکی از مقاوم‌ترین و استانداردترین مقاطع فولادی در پروژه‌های سنگین تبدیل می‌کند.

فرایند ساخت تیرآهن هاش شامل چندین مرحله صنعتی دقیق است که نیازمند کنترل کیفیت بالا در تمام مراحل تولید می‌ باشد:

1. ذوب فولاد خام: ابتدا سنگ‌ آهن و قراضه فولادی در کوره قوس الکتریکی ذوب می‌ شوند. ترکیب شیمیایی فولاد در این مرحله تنظیم می‌شود تا استحکام موردنظر به‌دست آید.
2. ریخته‌ گری و تبدیل به شمش: فولاد مذاب در قالب‌های بزرگ ریخته شده و به شمش (بلوم) تبدیل می‌شود.
3. نورد گرم: شمش‌ها در دمای بالا وارد قفسه‌های نورد می‌شوند تا شکل H به خود بگیرند. این مرحله با چندین بار عبور از غلطک‌ها انجام می‌شود تا ضخامت و عرض دقیق بال‌ها تنظیم گردد.
4. برش و خنک‌ سازی: پس از رسیدن به ابعاد مورد نظر، تیرآهن‌ها با اره‌های اتوماتیک بریده شده و در بستر خنک‌سازی قرار می‌گیرند.
5. بازرسی نهایی: تیرها از نظر ابعاد، وزن و کیفیت سطحی بررسی شده و سپس بسته‌بندی و آماده ارسال می‌شوند.

تیرآهن لانه زنبوری چیست؟

تیرآهن لانه زنبوری نوعی تیرآهن اصلاح‌ شده است که برای افزایش مقاومت خمشی بدون افزایش وزن ساخته می‌ شود. در این نوع تیرآهن، با برش بخش جان تیرآهن معمولی (IPE) و جوش مجدد آن، سوراخ‌ های شش‌ ضلعی یا دایره‌ ای ایجاد می‌ شود که شباهتی به کندوی زنبور دارد. هدف از طراحی لانه زنبوری، افزایش ممان اینرسی در حالی است که وزن سازه ثابت می‌ ماند یا حتی کمتر می‌ شود. این موضوع باعث می‌ شود تیرآهن بتواند فاصله‌ های بلندتری را بدون نیاز به ستون‌ های اضافی پوشش دهد. این تیرآهن بیشتر در سقف‌های تیرچه‌بلوک، سازه‌های صنعتی سبک، سالن‌ها و ساختمان‌های دو تا چهار طبقه مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

مزایای اصلی تیرآهن لانه زنبوری عبارت‌ اند از:

• کاهش وزن تیر بدون افت مقاومت
• افزایش زیبایی ظاهری و نظم در سازه
• عبور آسان لوله‌ها و کابل‌ها از میان سوراخ‌ها
• صرفه‌جویی در مصرف فولاد و هزینه ساخت

مراحل ساخت تیرآهن لانه زنبوری

ساخت تیرآهن لانه زنبوری یکی از فرآیندهای هوشمندانه در صنعت فولاد است که هدف آن افزایش مقاومت خمشی تیر بدون افزایش وزن است. این تیرآهن از اصلاح تیرآهن‌های معمولی (معمولاً نوع IPE) به‌دست می‌ آید و در نتیجه، هم از نظر اقتصادی مقرون‌ به‌ صرفه است و هم در کاهش وزن سازه مؤثر واقع می‌شود. در این روش، تیرآهن معمولی از قسمت جان به‌صورت زیگزاگی یا دایره‌ای برش داده می‌شود تا پس از جوش مجدد، سوراخ‌هایی با شکل هندسی مشخص در امتداد طول تیر ایجاد شود. این طراحی باعث می‌شود که تیر، در برابر خمش مقاومت بیشتری پیدا کرده و در عین حال، امکان عبور تاسیسات مانند لوله‌ ها و کابل‌ ها از میان این فضاها فراهم گردد.

در فرایند ساخت، دقت در تقارن برش‌ها، کیفیت جوشکاری و صاف بودن سطح نهایی اهمیت بالایی دارد، زیرا هرگونه انحراف می‌تواند تمرکز تنش ایجاد کرده و مقاومت سازه را کاهش دهد. استفاده از دستگاه‌های CNC برش دقیق و جوشکاری CO₂ یا زیرپودری کیفیت نهایی را تضمین می‌کند. علاوه بر این، کنترل نهایی و تست غیرمخرب جوش‌ها در انتهای کار، برای اطمینان از استحکام و یکپارچگی تیر ضروری است.

مراحل ساخت تیرآهن لانه زنبوری به‌صورت زیر است:

1. برش تیرآهن IPE: ابتدا تیرآهن معمولی توسط دستگاه برش CNC یا هوا برش از وسط جان، به شکل زیگزاگی بریده می‌شود.
2. جابجایی دو نیمه: دو نیمه تیر به گونه‌ای جابجا می‌شوند که شش‌ضلعی‌ها یا دایره‌ها در امتداد هم قرار گیرند.
3. جوشکاری مجدد: با جوش زیرپودری یا CO2 دو نیمه به هم متصل می‌شوند.
4. صاف‌کاری و کنترل کیفیت: در پایان، تیر جوش‌خورده صاف شده و از نظر کیفیت جوش و یکنواختی تست می‌شود.

مقایسه تیرآهن هاش و لانه زنبوری

تیرآهن هاش و تیرآهن لانه زنبوری هر دو از پرکاربردترین مقاطع فولادی در صنعت ساخت‌وساز هستند، اما از نظر ساختار، عملکرد و کاربرد تفاوت‌های مهمی دارند. تیرآهن هاش (H-Beam) دارای بال‌های پهن‌تر و جان ضخیم‌تر است که موجب افزایش مقاومت خمشی و برشی آن می‌شود؛ به همین دلیل در پروژه‌های سنگین مانند پل‌ها، برج‌ها و سوله‌های صنعتی استفاده می‌شود. در مقابل، تیرآهن لانه زنبوری (Honeycomb Beam) از برش و جوش مجدد تیرآهن معمولی به‌دست می‌آید و در جان آن سوراخ‌هایی شش‌ضلعی یا دایره‌ای ایجاد می‌شود تا وزن سازه کاهش یافته و در مصرف فولاد صرفه‌جویی شود.

از نظر وزن، تیرآهن لانه زنبوری سبک‌تر است، اما در مقابل، تیرآهن هاش از استحکام و پایداری بالاتری برخوردار است. همچنین در تیرآهن لانه زنبوری امکان عبور تاسیسات از درون سوراخ‌ها وجود دارد، اما مقاومت جوش‌ها باید با دقت بررسی شود. در نهایت، انتخاب بین این دو نوع تیرآهن به نوع پروژه، شرایط بارگذاری و بودجه بستگی دارد؛ سازه‌های سنگین نیازمند هاش و پروژه‌های سبک‌تر مناسب تیرآهن لانه زنبوری هستند.

جمع‌ بندی

تیرآهن‌ها بخش حیاتی از اسکلت هر سازه فولادی هستند و انتخاب صحیح آن‌ها می‌تواند در دوام، هزینه و ایمنی ساختمان تأثیر بسزایی داشته باشد. در این مقاله دیدیم که تیرآهن هاش با بال‌های پهن و استحکام بالا برای پروژه‌های سنگین و تیرآهن لانه زنبوری با طراحی سبک‌تر و کاربردهای اقتصادی برای سازه‌های سبک‌تر مناسب است. در نهایت، هنگام تصمیم‌گیری باید عواملی چون قیمت روز تیرآهن در بازار، نوع کاربرد سازه، وزن تیر، هزینه ساخت و جوشکاری را در نظر گرفت. محاسبه دقیق وزن هر شاخه و تحلیل نیاز پروژه می‌تواند به انتخاب بهینه کمک کند. با در نظر گرفتن کیفیت تولید، استاندارد کارخانه و نوع پروژه، می‌توان مطمئن بود که انتخاب درست میان این دو نوع تیرآهن، تضمین‌کننده دوام، ایمنی و صرفه اقتصادی پروژه خواهد بود.