تیرآهن هاش یا H-Beam یکی از مقاطع فولادی بال پهن است که به دلیل شکل مقطع H، عرض بال زیاد و مشخصات هندسی مناسب، در ستون ها، تیرهای اصلی و سازه های صنعتی کاربرد گسترده ای دارد. سه خانواده شناخته شده این مقطع در استانداردهای اروپایی HEA، HEB و HEM هستند که از نظر ابعاد، ضخامت جان و بال، وزن و خواص مقطع با یکدیگر تفاوت دارند.
انتخاب میان این سه نوع باید بر اساس محاسبات سازه ای انجام شود؛ زیرا وزن بیشتر به تنهایی به معنی مناسب تر بودن مقطع نیست. از طرف دیگر، وزن و سایز تاثیر مستقیمی بر هزینه تامین دارند و بررسی قیمت تیرآهن هاش پیش از خرید می تواند برای برآورد هزینه پروژه مفید باشد.
تیرآهن هاش چیست؟
تیرآهن هاش مقطعی فولادی با دو بال پهن و یک جان مرکزی است که شکل ظاهری آن به حرف انگلیسی H شباهت دارد. عرض بیشتر بال ها نسبت به تیرآهن های معمولی باعث ایجاد خواص مقطعی متفاوت شده و امکان استفاده از این محصول را در بسیاری از اعضای باربر سازه فراهم می کند.
انواع تیرآهن هاش براساس سری تولید، ابعاد و وزن به گروه های مختلفی تقسیم می شوند که HEA، HEB و HEM از شناخته شده ترین آنها هستند.
انواع تیرآهن هاش
تیرآهن هاش سبک HEA
HEA در مقایسه با HEB و HEM هم سایز معمولا وزن کمتری دارد. ضخامت جان و بال در این سری کمتر است و در پروژه هایی استفاده می شود که مهندس طراح براساس بارگذاری و محدودیت وزن سازه، این مقطع را مناسب تشخیص دهد.
کاربردهای رایج HEA می تواند شامل موارد زیر باشد:
- ساختمان های فولادی
- تیرها و ستون های با بارگذاری متناسب
- سازه های چند طبقه
- قاب های صنعتی
- پروژه هایی که کاهش وزن مقطع اهمیت دارد
تیرآهن هاش سنگین HEB
HEB نسبت به HEA هم رده، سطح مقطع و وزن بیشتری دارد. این تفاوت ناشی از ابعاد و ضخامت بیشتر اجزای مقطع است و در نتیجه مشخصات سازه ای آن نیز متفاوت خواهد بود.
HEB در پروژه هایی مانند موارد زیر کاربرد دارد:
- ستون های اصلی سازه
- ساختمان های چند طبقه
- سازه های صنعتی
- سالن ها و قاب های فولادی
- پروژه های دارای بارگذاری بالاتر
تیرآهن هاش فوق سنگین HEM
HEM سنگین ترین سری در میان این سه خانواده است و دارای جان و بال ضخیم تری است. این مقطع برای شرایطی بررسی می شود که نیروی وارد بر عضو زیاد بوده و به خواص مقطعی بالاتری نیاز باشد.
کاربردهای آن می تواند شامل:
- سازه های صنعتی سنگین
- نیروگاه ها
- پالایشگاه ها
- ستون های با بار محوری زیاد
- پروژه های زیرساختی خاص
باشد.
تفاوت HEA، HEB و HEM چیست؟
مهم ترین تفاوت این سه سری در ابعاد هندسی، ضخامت جان و بال، سطح مقطع و وزن واحد طول است.
| ویژگی | HEA | HEB | HEM |
|---|---|---|---|
| نام رایج | هاش سبک | هاش سنگین | هاش فوق سنگین |
| وزن نسبی | کمتر | متوسط تا سنگین | بسیار سنگین |
| ضخامت جان و بال | کمتر | بیشتر از HEA | بیشترین |
| کاربرد رایج | سازه های عمومی و متوسط | سازه های سنگین تر | پروژه های خاص با بارگذاری بالا |
| هزینه خرید | معمولا کمتر در سایز مشابه | بیشتر از HEA | معمولا بیشترین |
این مقایسه کلی است و انتخاب نهایی نباید فقط براساس عنوان «سبک» یا «سنگین» انجام شود. ممان اینرسی، شعاع ژیراسیون، سطح مقطع، طول عضو، نوع بارگذاری و شرایط مهاربندی نیز در طراحی اهمیت دارند.
وزن تیرآهن هاش
وزن یکی از مشخصات مهم HEA، HEB و HEM است و علاوه بر هزینه خرید، روی بار مرده، حمل و نصب نیز اثر دارد.
برای مثال براساس جداول ابعادی، وزن تقریبی هر متر مقطع سایز 200 در سه سری متفاوت است:
| نوع مقطع | وزن تقریبی هر متر |
|---|---|
| HEA 200 | 42.3 کیلوگرم |
| HEB 200 | 61.3 کیلوگرم |
| HEM 200 | 103 کیلوگرم |
این اختلاف نشان می دهد که صرف یکسان بودن عدد سایز، به معنی یکسان بودن وزن و مشخصات مقطع نیست. برای مشاهده سایزهای مختلف می توان وزن تیرآهن هاش را بررسی کرد. مقادیر وزنی باید در خرید نهایی با مشخصات محصول و استاندارد مربوطه تطبیق داده شوند.
تیرآهن هاش چگونه تولید می شود؟
تیرآهن های HEA، HEB و HEM عموما به روش نورد گرم تولید می شوند. ماده اولیه پس از گرم شدن وارد خط نورد شده و طی چند مرحله توسط غلتک ها به مقطع موردنظر تبدیل می شود.
مراحل کلی تولید عبارتند از:
- آماده سازی ماده اولیه فولادی
- گرم کردن در کوره
- نورد اولیه و کاهش مقطع
- شکل دهی جان و بال ها
- نورد نهایی و کنترل ابعاد
- خنک کاری
- صافکاری و برش
- کنترل کیفیت
تفاوت ابعادی سری های HEA، HEB و HEM در طراحی و تنظیم مراحل نورد ایجاد می شود و محصول نهایی باید با مشخصات ابعادی استاندارد مطابقت داشته باشد.
کاربرد تیرآهن هاش
ساختمان های فولادی
هاش می تواند در ستون ها و تیرهای اصلی ساختمان استفاده شود. بال پهن این مقطع امکان ایجاد اتصالات مختلف سازه ای را نیز فراهم می کند.
سازه های صنعتی
در کارخانه ها، سالن های تولید، انبارها و سازه های صنعتی از انواع H-Beam برای ساخت ستون، تیر و قاب استفاده می شود.
پل و پروژه های زیرساختی
در برخی پل ها و سازه های زیرساختی نیز مقاطع بال پهن به کار می روند؛ البته نوع و سایز مقطع باید براساس طراحی همان پروژه مشخص شود.
نیروگاه و پالایشگاه
در سازه های صنعتی سنگین که بارهای قابل توجهی به اعضای سازه وارد می شود، ممکن است سری های سنگین تر مانند HEB یا HEM مورد استفاده قرار گیرند.
HEA بهتر است یا HEB؟
هیچ کدام به صورت مطلق بهتر نیستند. HEA وزن پایین تری دارد، در حالی که HEB در سایز مشابه معمولا سطح مقطع و مشخصات مقاومتی بیشتری ارائه می دهد.
اگر عضو سازه با HEA الزامات طراحی را تامین کند، استفاده از HEB صرفا به دلیل سنگین تر بودن لزوما مزیت محسوب نمی شود. برعکس، در عضوی که HEA ظرفیت کافی ندارد، ممکن است HEB یا مقطع دیگری مورد نیاز باشد.
بنابراین انتخاب باید توسط طراح سازه و براساس نیروهای وارده، خیز، کمانش، طول عضو و نوع اتصال انجام شود.
نکات مهم هنگام انتخاب تیرآهن هاش
پیش از خرید HEA، HEB یا HEM بهتر است موارد زیر بررسی شوند:
- نوع و نقش عضو در سازه
- سایز و سری مقطع
- وزن هر متر
- طول شاخه
- خواص مقطع
- گرید فولاد
- استاندارد تولید
- کیفیت ظاهری
- کارخانه تولیدکننده
- شرایط حمل و انبارش
همچنین وزن واقعی محصول باید با مشخصات سفارش و مدارک فروش تطبیق داده شود؛ زیرا قیمت این محصولات تا حد زیادی به وزن آنها وابسته است.
استاندارد تیرآهن HEA، HEB و HEM
برای مشخصات ابعادی مقاطع گرم نورد شده HEA، HEB و HEM امروزه EN 10365 یکی از مراجع اصلی اروپایی محسوب می شود. استانداردهای DIN قدیمی تر نیز همچنان در بسیاری از منابع فنی و بازار مورد اشاره قرار می گیرند.
در کنار استاندارد ابعادی، استاندارد جنس فولاد نیز اهمیت دارد. استانداردهایی از خانواده EN 10025 برای فولادهای سازه ای نورد گرم مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین استاندارد ابعاد مقطع و استاندارد متریال را نباید یک مفهوم واحد در نظر گرفت.
تفاوت هاش با تیرآهن معمولی
تیرآهن هاش نسبت به بسیاری از تیرآهن های I شکل معمولی بال پهن تری دارد و همین تفاوت هندسی باعث تغییر سطح مقطع، ممان اینرسی و رفتار سازه ای آن می شود.
با این حال، نمی توان صرفا براساس شکل مقطع گفت هاش همیشه انتخاب بهتری است. در بسیاری از ساختمان ها تیرآهن IPE می تواند کاملا پاسخگوی طراحی باشد و در پروژه های دیگر استفاده از مقطع H ضرورت پیدا کند.
جمع بندی
HEA، HEB و HEM سه خانواده مهم تیرآهن های بال پهن اروپایی هستند. HEA معمولا سبک تر، HEB سنگین تر و HEM فوق سنگین است و تفاوت آنها در ضخامت جان و بال، وزن و مشخصات هندسی مقطع دیده می شود.
انتخاب صحیح بین این سه مقطع باید براساس طراحی سازه انجام شود و عواملی مانند وزن، گرید فولاد، استاندارد، طول عضو و نوع بارگذاری همزمان بررسی شوند. از نظر خرید نیز تطبیق وزن واقعی و مشخصات فنی محصول با سفارش اهمیت زیادی دارد.
