تیرآهن فوق سبک چیست؟ کاربردها، مزایا و معایب

تیرآهن فوق سبک چیست ؟ اخیرا برخی کارخانه های داخلی اقدام به تولید تیراهن های فوق سبک بخصوص در سایز های 14 و 16 کرده اند که به منظور صادرات هستند. حداقل وزن سایز 132 کیلوگرم و 16 نیز 168 کیلوگر است. استفاده از تیرآهن با وزن کمتر از استاندارد که در صنعت با اصطلاحات “فوق سبک” یا “زیر وزنی” شناخته می‌ شود در صنعت، یک تصمیم فنی-اقتصادی با مزایا و معایب مشخص است.

تیرآهن فوق سبک چیست

تیرآهنی که وزن واقعی آن کمتر از وزنی باشد که در جدولی موسوم به اشتال برای آن سایز درج شده است. اما جدول اشتال چیست؟ به صورت مختصر کتابی هست حاوی جداول وزن، ضخامت، مساحت سطح مقطع و سایر مشخصات استاندارد انواع مقاطع فولاد ساختمانی است.
علت تولید آن بدین دلیل است که معمولا به دلیل کاهش ضخامت بال (Flange) یا جان (Web) در حین نورد تولید می‌ شود تا کارخانه بتواند از هر شمش، تیرآهن بیشتری با طول بیشتر تولید کند و هزینه تمام‌ شده را کاهش دهد.

مشخصه اصلی تیرآهن فوق سبک

این تیرآهن‌ ها ظاهر یک سایز مشخص مثلا ۱۴ یا ۱۶ را دارند، اما ممان اینرسی (I) و مدول مقطع (W) آن ها که نشان‌ دهنده مقاومت خمشی است بسیار کمتر از مقدار استاندارد است.

کارایی‌ ها و کاربردهای احتمالی در صنعت

با توجه به معایب ذکر شده، کاربرد تیرآهن ‌فوق سبک در صنعت بسیار محدود، حاشیه‌ ای و پرخطر است و تنها در موارد خاص و با محاسبات دقیق مهندسی قابل استفاده است:

-سازه‌های موقت و سبک (غیرصنعتی)

• داربست‌ ها و شمع‌ بندی موقت: در پروژه‌ های ساختمانی که نیاز به تحمل بار سنگین دائمی نیست و ایمنی با نظارت مداوم تامین می‌شود.
• سازه‌ های پارچه‌ای یا کاور: برای اسکلت سوله‌ های موقت ذخیره‌سازی مصالح یا پوشش فضاهای باز که فقط باید وزن پوشش مثل پارچه برزنتی یا ساندویچ پانل فوق سبک را تحمل کنند.

-سازه‌ های غیرحساس با بار استاتیک پایین

• راه‌پله‌ ها و سکو های بازدید (Platforms): در کارخانه‌هایی که فقط افراد برای بازدید تردد می‌کنند و بار دینامیکی یا ضربه‌ای وجود ندارد (به شرط کاهش فاصله بین تکیه‌ گاه‌ ها).
• تیرهای مهار (Bracing): در جاهایی که تیرآهن نقش مهار جانبی برای سایر اعضا را دارد و بار مستقیم و سنگینی متحمل نمی‌ شود.

-تجهیزات داخلی (غیرسازه اصلی)

• سازه‌های سبک پشتیبان تسمه نقاله: در خطوط تولیدی با بار سبک و در دهانه‌های کوتاه (مثلا در صنایع بسته‌بندی یا مواد غذایی).
• ساخت قفسه‌ های سنگین صنعتی (Industrial Racks): برای انبار کردن کالاهای سبک مانند کارتن‌های خالی، اسباب‌آلات یا قطعات پلاستیکی که فشار عمودی زیادی به طبقات وارد نمی‌شود.

مزایای تیرآهن فوق سبک

• کاهش وزن مرده سازه: اگر سازه توسط جرثقیل حمل می‌ شود یا روی شالوده ضعیف بنا می‌شود، وزن کمتر می‌ تواند مفید باشد.
• صرفه‌ جویی در حمل و نقل: هزینه حمل بر اساس وزن محاسبه می‌شود.
• قیمت خرید کمتر: معمولا این محصولات ارزان‌ تر از تیرآهن‌ های استاندارد هستند. برای مشاهده قیمت تیرآهن امروز روی لینک آن بزنید!

معایب تیرآهن فوق سبک

استفاده از تیرآهن‌ های سبک‌ تر از استاندارد وزن اشتال برای سازه ‌های اصلی و باربر در صنعت، یک اقدام بسیار پرخطر است و به شدت توصیه نمی‌شود.

• کاهش چشمگیر ظرفیت باربری: یک تیرآهن ۱۴ که چند کیلو وزن کمتری دارد، ممکن است ظرفیت خمشی آن تا ۲۰ یا ۳۰ درصد کاهش یابد. این عدد برای سازه‌های صنعتی که ماشین‌آلات سنگین و لرزش دارند، بسیار خطرناک است.
• افزایش خیز (افتادگی): این تیرآهن‌ ها زیر بار، خیز بسیار بیشتری نسبت به نمونه استاندارد خواهند داشت که باعث کج شدن ریل‌ ها، جرثقیل‌ های سقفی و یا گیر کردن درب‌های کشویی می‌شود.
• ممنوعیت در نظارت فنی و نظام مهندسی: مهندس ناظر و مجری طرح موظف به اعمال ضرایب ایمنی هستند. استفاده از این محصولات در سازه‌های با سند رسمی، موجب ابطال پروانه ساختمانی و مسئولیت کیفری در صورت بروز حادثه می‌ شود.
• کمانش موضعی: بال و جان تیرآهن‌ های زیروزنی نازک‌ تر است، بنابراین در اثر فشارهای نقطه‌ ای، زودتر دچار کمانش یا چروکیدگی (Local Buckling) می‌شوند.

توصیه فنی

اگر در یک پروژه صنعتی هستید و به فکر استفاده از این نوع تیرآهن در سایز ۱۴ یا ۱۶ هستید، لطفا به این نکات توجه کنید:

به هیچ وجه از آن برای تیرهای اصلی سقف، تیرهای زیر جرثقیل سقفی (Crane Girder)، ستون ‌های اصلی یا ساختمان‌ های چند طبقه استفاده نکنید. این یک خطر جانی و مالی قطعی است.

اگر قصد استفاده در موارد فرعی مثل مهاربند یا سکوهای سبک را دارید، حتما نقشه‌ های سازه توسط یک مهندس محاسب مجرب بر اساس وزن واقعی تیرآهن (نه نام سایز آن) کنترل شود. فواصل بین ستون‌ها (دهانه‌ ها) را بسیار کوتاه تر در نظر بگیرید.

بهترین راه، استفاده از سایز کوچک‌ تر استاندارد به جای سایز بزرگ‌تر غیراستاندارد است. مثلاً به جای تیرآهن ۱۶ سبک‌وزن، از تیرآهن استاندارد سایز ۱۴ یا حتی ۱۲ استفاده کنید. آن هم وزن کمتری دارد، هم مقاومت واقعی و قابل محاسبه ‌ای دارد.