تیرآهن INP و کاربردهای آن

بدون شک تیرآهن، قطعه‌ای پرکاربرد در ساخت‌وساز و فعالیت‌های عمرانی است. تیرآهن وظیفه تحمل بارهای وارد بر ساختمان و تنش‌های نشات گرفته از نیروهای برشی را برعهده دارد. این نکته نشان‌دهنده پرکاربرد بودن این محصول در بخش‌های مختلف ساختمان نظیر ستون، درگاه، تیر سقف و خرپا است. این قطعه که محصول کارخانجات تولید فولاد بوده در سه نوع INP، IPB و IPE تولید و عرضه می‌شوند.

تیرآهن INP که با نام پروفیل نرمال نیز شناخته می‌شود، نوعی تیرآهن است که به شکل حرف I بوده و هنگام حرکت از مرکز به سمت لبه‌های آن با کاهش ضخامت روبه‌رو است. این نوع تیرآهن، استاندارد کارخانه‌های فولاد روسی و چینی است. تیرآهن INP در مقاطع مختلف 80 تا 550 میلی‌متری ساخته‌شده و دارای کاربردهای بسیاری در صنایع ساختمان‌سازی، اسکله‌سازی، پل و سدسازی است. در این مقاله درباره تیرآهن INP، مشخصات، کاربردها، نحوه تولید و استاندارد INP صحبت خواهیم کرد.

تیرآهن INP و کاربردهای آن

تیرآهن INP دارای استاندارد مشخصی برای ساخت است. سطح مقطع‌های استاندارد این محصول در حدود 8 تا 60 سانتی‌متر مربع است که بسته به نوع کاربرد می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. هنگام خرید تیرآهن INP با حروفی مواجه می‌شوید که ویژگی‌های این محصول را مشخص می‌کند. بهتر است پیش از خرید از معنا و مفهوم این حروف مطلع شوید تا خریدی صحیح و متناسب با نیاز خود داشته باشید. حروف استفاده  شده در این استاندارد به‌صورت زیر معنا می‌شود. توجه کنید که واحد اندازه‌گیری تمام این اعداد میلی‌متر است. 

حرف h ارتفاع بال را نشان می‌دهد.

حروف ts ضخامت مرکز یا در اصطلاح جان تیرآهن INP را نشان می‌دهند.

عرض بال با حرف b نشان داده می‌شود.

با حروف tg ضخامت بال را مشخص می‌کنند.

سطح مقطع بال با A نشان داده شده و واحد اندازه‌گیری آن سانتی‌متر مربع است.

حرف g نیز وزن تیرآهن INP به ازای هر متر را نشان می‌دهد که واحد آن کیلوگرم بر متر است.

استفاده از تیرآهن INP در پروژه‌های مختلف عمرانی بسیار گسترده است. این تیرآهن به‌طور گسترده‌ای در ساختمان‌های مرتفع به خصوص برای ساخت سقف استفاده می‌شود زیرا قابلیت تحمل بار خوبی دارد. همچنین برای اتصال قطعات مختلف به یکدیگر بسیار مناسب است. استفاده از تیرآهن INP در صنایع ساختمانی و عمرانی باعث می‌شود مصرف آهن به حداقل رسیده و هزینه‌های نگهداری ساختمان به‌علت محدودیت آسیب‌های قطعات آهنی، کاهش می‌یابد. همچنین مقاومت ساختمان و استحکام آن در برابر بلایای طبیعی و خطاهای انسانی را ارتقا می‌بخشد.

تیرآهن INP به‌صورت پیش ساخته تهیه شده و در اختیار سازندگان قرار می‌گیرد به‌همین دلیل سرعت اجرای پروژه عمرانی را افزایش می‌دهد. همچنین کوچک‌تر بودن این محصول به نسبت بتن و امکان توسعه حتی پس از اتمام کار از مزیت‌های اصلی تیرآهن INP است. در مقابل این مزیت‌ها، نواقصی نیز برای این نوع تیرآهن بیان شده است. از آن جمله می‌توان به کاهش مقاومت سازه فلزی با افزایش دما، تغییر ابعاد در دراز مدت در اثر شرایط محیطی، تمایل به کمانی شدن و مشکلات اتصال به علت جوشکاری نامناسب اشاره کرد. 

مشخصات ظاهری تیرآهن INP

تیرآهن inp دارای سطح مقطعی به شکل I است که شاید مشابه با تیرآهن IPE به نظر برسد. اما بال‌های این نوع تیرآهن شیب‌دار بوده و ضخامت آن‌ها با فاصله گرفتن از محل جان، کاهش می‌یابد. مشخصات ابعادی این محصول بر اساس استاندارد EN 10365 بوده و میزان استحکام آن نیز مطابق با استاندارد EN 10024: 1995 است.

براساس این استانداردها، پارامترهای مورد استفاده در تعیین مشخصات ظاهری این نوع تیرآهن عبارتند از:

• H: ارتفاع بال
• T_S: ضخامت جان
• B: عرض بال
• T_g: ضخامت بال
• A: سطح مقطع
• G: وزن واحد طول

برای مشاهده مشخصات کامل جدول اشتال تیرآهن کلیک نمایید

استاندارد INP و نحوه تولید آن

استاندارد INP همان استانداردهای تولید تیرآهن است که توسط شرکت‌های مختلف تولید تیرآهن در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. اصلی‌ترین مشخصه تیرآهن‌های ساخته‌شده براساس این استاندارد که با نام تیرآهن INP شناخته می‌شوند، کاهش ضخامت از مرکز به طرفین است به نحوی که بال‌ها دارای ضخامت یکسانی باشند. این نوع تیرآهن دارای کاربرد زیادی در کشورمان است چرا که مهندسان راه و ساختمان عمدتا نقشه‌های خود را بر اساس استاندارد INP ترسیم می‌کنند.

به‌ منظور شروع فرایند تولید تیرآهن INP نیاز به شمش‌های فولادی است که در اصطلاح بلوم نامیده می‌شوند. این شمش‌ها از ابتدا برای استفاده در این فرایند ساخته شده و دارای ابعاد و سطح مقطع استانداردی هستند. در واقع می توان گفت بلوم محصول میانی نورد در شرکت فولاد است که دارای سطح مقطعی بزرگ‌تر از 230 سانتی‌متر مربع است. سطح مقطع این شمش‌ها معمولا به شکل مربع بوده و دارای عرض 15 تا 30 سانتی‌متری هستند.

اولین مرحله در این فرایند نورد گرم شمش‌های فولادی است. به این معنا که شمش‌ها وارد کوره‌های نورد گرم می‌شوند تا به دمای مناسب برای ادامه فرایند برسند. در ادامه شمش‌های حرارت دیده که به اندازه کافی نرم شده‌اند، توسط غلتک‌های مخصوص فشرده می‌شوند تا به ضخامت مناسب رسیده و طولشان زیاد شود. همچنین برای افزایش مقاومت و استحکام قطعه، فرایندهای دیگری نیز اجرا می‌شود.

پس از استحکام بخشی به قطعات، تیرهای آهنی بلند به اندازه‌های دلخواه برش زده  شده و برای مرحله شکل‌گیری آماده می‌شوند. محصولات به‌دست آمده مجددا گرم شده و وارد قفسه‌های نورد میانی و پایانی می‌شوند. در این قفسه‌ها قالب‌ها و غلتک‌هایی وجود دارد که آن‌ها را در ضخامت‌ها و شکل‌های مختلف شکل می‌دهد. برای تولید تیرآهن INP لازم است که از غلتک‌های استاندارد برای کاهش ضخامت مرکز به سمت طرفین استفاده شود. در نهایت محصول تولیدشده برای انجام آزمایش‌های ایمنی، استحکام و… به واحد مربوطه ارسال می‌شود. پس از اطمینان از کیفیت محصول تولیدشده، محصول در تعداد سفارش معین برای مشتری ارسال شده یا برای صدور به سایر کشورها آماده می‌شود. توجه کنید که کیفیت بلوم‌ها و پروفیل اولیه در استاندارد INP دارای اهمیت فراوانی است. به‌همین منظور مقادیر نسبت مواد اولیه و آلیاژهای به کار گرفته شده به‌طور مرتب توسط متخصصین ارزیابی شده و به روز می‌گردد.

برای مشاهده قیمت روز تیرآهن کلیک نمایید

ضخامت و ابعاد استاندارد تیرآهن INP

مقادیر ابعادی استاندارد این نوع تیرآهن که در جداول اشتال نیز به آن اشاره شده است شامل طول‌های 8 و 16 متر، ارتفاع 80 تا 600 میلی‌متر و عرض بین 42 تا 215 میلی‌متر می‌شود. اما بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره 3277، مشخصات ابعادی تیرآهن بال شیب‌دار شامل طول 6 و 12 متر، ارتفاع 80 تا 550 و عرض 42 تا 200 میلی‌متر می‌شود. این تیرآهن در سایزهای 12 الی 36 تولید می‌شود.

مزایا و معایب تیرآهن INP

این نوع تیرآهن به‌سبب سطح مقطع ویژه‌ای که دارد، مزایا و معایب متعددی داشته و باید دید که آیا بر اساس نیاز شما، قابل استفاده هستند یا خیر. این سطح مقطع ویژه همان شیب‌دار بودن بال تیرآهن INP است که از برخی جنبه‌ها مفید بوده اما از برخی جنبه‌های دیگر، کارایی تیرآهن INP را محدود می‌کند. 

مزایای استفاده از تیرآهن INP

می‌توان گفت که مهم‌ترین مزیت تیرآهن INP، شیب‌دار بودن بال آن‌هاست که به‌اصطلاح به آن‌ها بال مخروطی گفته می‌شود. وجود بال شیب‌دار سبب مقاومت بهتر این نوع تیرآهن در برابر نیروهای خمشی می‌شود. از دیگر مزایای تیرآهن INP می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• برخورداری از استحکام بالا
• امکان استفاده در ارتفاع زیاد و سازه‌های مرتفع
• امکان توسعه مجدد سازه در صورت استفاده از این نوع تیر
• وزن سبک‌تر نسبت به تیرآهن‌های بال موازی
• کاهش هزینه‌های عملیاتی
• اشغال فضای کمتر نسبت به مصالح بتنی

معایب استفاده از تیرآهن INP

باوجوداینکه بال شیب‌دار از برخی جنبه‌ها برای تیرآهن INP یک مزیت محسوب می‌شود، اما محدودیت بیشتری را برای این نوع تیرآهن به همراه دارد. همین موضوع سبب تمایل طراحان و مهندسان سازه به استفاده از تیرآهن‌های بال موازی می‌شود. گذشته از مواردی که به شکل و ساختار این نوع تیرآهن مربوط می‌شوند، تیرآهن INP در داخل کشور توسط کارخانه‌های محدودی تولید می‌شود و اکثر آن‌ها وارداتی هستند و این خود مشکل بزرگی در تأمین و خرید آن‌هاست. مهم‌ترین معایب تیرآهن‌های INP عبارت‌اند از:

• احتمال کمانش در تیر
• برخورداری از مقاومت پیچشی کم
• ظرفیت تحمل بار پایین در راستای محور x
• اتصال دشوار این نوع تیرآهن به دیگر اجزای سازه
• سرعت کم اجرا و نصب این نوع تیرآهن
• امکان تخریب محل جوش در صورت جوشکاری و توصیه به استفاده از اتصالات پیچ و مهره
• قیمت بالاتر این نوع تیرآهن نسبت به تیرآهن‌های معمولی به دلیل وارداتی بودن

نکات مهم در هنگام خرید تیرآهن INP

تیرآهن INP به دلیل سطح مقطع ویژه‌ای که دارد توسط کارخانه‌های محدودی تولید می‌شود و اکثر آن‌ها وارداتی هستند. به‌همین دلیل باید در خرید آن‌ها دقت شود تا مشکلاتی از قبیل مرجوع کردن کالا در صورت خرید اشتباه پیش نیاید. چرا که با توجه به محدود بودن این نوع مقاطع، خرید مجدد و یا مرجوع کردن کالا زمان‌بر خواهد بود و هزینه زیادی را نیز در پی دارد. 

یکی از نکات مهم در هنگام خرید تیرآهن INP، توجه به سطح مقطع آن و شیب‌دار بودن بال آن‌هاست. درصورتی‌که این مورد به خوبی بررسی نشود، امکان خرید تیرآهن IPE که سطح مقطع مشابهی با این نوع تیرآهن دارد، وجود خواهد داشت.

در هنگام خرید تیرآهن، یک قاعده کلی وجود دارد که تیرآهن‌های INP نیز از آن مستثنا نیستند و آن نحوه تشخیص ارتفاع یا سایز تیرآهن است. برای این منظور کافی است تا به عدد درج‌ شده پس از نام تیرآهن توجه کنید. به‌عنوان‌ مثال، INP 16 همان تیرآهن بال شیب‌دار و سایز 16 است که ارتفاع آن 160 میلی‌متر است. همچنین، باید که مشخصات ساختاری، خواص مکانیکی، وزن، نشان استاندارد، لوگوی کارخانه تولیدکننده و مشخصات تولید این تیرآهن‌ها به‌وسیله برگه آنالیز و کنترل کیفی و پلاک مشخصات محصول بررسی شود.

برندهای تیرآهن INP موجود در بازار

همان‌طور که پیش‌تر گفته شد، تولیدکنندگان محدودی در داخل کشور این نوع تیرآهن را تولید می‌کنند. این امر به دلیل ترجیح مهندسان به استفاده از تیرآهن IPE به‌دلیل مزایای زیادی که دارد و قابلیت اتصال بهتر به دیگر اجزای سازه است که از وجود بال موازی و غیرشیب‌دار در آن‌ها ناشی می‌شود.

عمده تیرآهن‌های INP موجود در بازار وارداتی هستند اما برخی تولیدکنندگان در داخل کشور نیز این محصول را با کیفیت مطلوبی تولید می‌کنند که قابل رقابت با نوع وارداتی هستند. برترین تولیدکنندگان تیرآهن INP در ایران شامل موارد زیر می‌شوند:

• تیرآهن INP فایکو
• تیرآهن INP ذوب آهن اصفهان در سایزهای 12 و 14
• تیرآهن INP اهواز (گروه ملی صنعتی فولاد ایران) در سایزهای 12 تا 20

جدول اشتال و محاسبه تیرآهن INP

برای محاسبه وزن تیرآهن INP روش‌هایی همچون استفاده از فرمول محاسبه وزن، جدول وزن تیرآهن INP و جدول اشتال تیرآهن وجود دارند. استفاده از فرمول محاسبه وزن برای این نوع تیرآهن دشوار است. چرا که هم مقطع آن با توجه به شیب‌دار بودن بال آن‌ها، دارای پیچیدگی بوده و ارائه یک فرمول دقیق برای محاسبه وزن آن بسیار دشوار است.

جدول وزن و جدول اشتال دو مرجع بسیار خوب در این زمینه هستند. با این تفاوت که جداول وزنی بر اساس محصولات هر کارخانه ممکن است متفاوت با دیگر کارخانه‌ها باشد اما جدول اشتال یک مرجع ثابت و استاندارد برای تمامی تولیدکنندگان است. بنابراین استفاده از جدول اشتال تیرآهن برای محاسبه وزن تیرآهن INP ارجحیت دارد. ضمن اینکه، هر چه وزن محصولات یک کارخانه به وزن درج‌ شده در جدول اشتال نزدیک‌تر باشد، نشان از کیفیت بیشتر آن محصول دارد.

جمع بندی

تیرآهن یکی از پرکاربردترین خروجی‌های کارخانجات فولاد است که در ساخت ساختمان، سد، پل و اسکله کاربرد دارد. اهمیت این محصول در حفظ ایمنی ساختمان و سایز سازه‌های عمرانی بسیار حائز اهمیت است. به‌دلیل نیاز به تعریف استانداردهای به‌روز و اصلاح شرایط ساخت و ترکیب مواد اولیه به صورت مرتب وجود دارد. تیرآهن INP یکی از انواع تیرآهن ‌ها است که بر اساس استاندارد مخصوص در کشورهای چین و روسیه تولید می‌شود. این محصول به‌خصوص در کشور ما بسیار پرکاربرد است. متاسفانه شرکت های داخلی قادر به تولید تیرآهن با استاندارد INP نبوده و نیاز بازار داخلی از طریق واردات این محصول تامین می‌شود. این امر باعث خروج مقدار زیادی ارز از بازار کشور شده و ممکن است با اعمال تحریم‌ها در این بخش مشتریان را با مشکل مواجه کند. امید است با برنامه‌ریزی دقیق به‌زودی تولید این محصول در کشور شروع شده و بازار کشور از واردات بی‌نیاز شود. 

سؤالات متداول

در ادامه به سوالات کاربران درباره تیرآهن INP پاسخ خواهیم داد.

1- تیرآهن INP چیست؟

این نوع تیرآهن بر اساس استاندارد inp تولید شده و مقطعی به شکل I دارد. تیرآهن inp دارای بال‌های شیب‌دار است و ضخامت بال‌های آن با فاصله گرفتن از محل جان، کاهش می‌یابد.

2- مزایای استفاده از تیرآهن inp چیست؟

برخورداری از استحکام بالا، امکان استفاده در ارتفاع زیاد و سازه‌های مرتفع، امکان توسعه مجدد سازه در صورت استفاده از این نوع تیر، وزن سبک‌تر نسبت به تیرآهن‌های بال موازی و …

3- معایب استفاده از تیرآهن بال شیب‌دار چیست؟

احتمال کمانش در تیر، برخورداری از مقاومت پیچشی کم، اتصال دشوار این نوع تیرآهن به دیگر اجزای سازه، قیمت بالاتر این نوع تیرآهن نسبت به تیرآهن‌های معمولی به‌دلیل وارداتی بودن و …

4- مهم‌ترین تولیدکنندگان تیرآهن INP در ایران کدام اند؟

کارخانه‌های ذوب آهن اصفهان، فایکو و گروه ملی صنعتی فولاد ایران (فولاد اهواز) از تولیدکنندگان این محصول در کشور هستند.