ستون‌ها از مهمترین اعضای سازه‌ای در ساختمان‌ها هستند که بارها و نیروهای وارد شده به سازه را به فونداسیون و زمین منتقل می‌کنند. یکی از روش‌های مرسوم برای افزایش استحکام و پایداری ستون‌ها، استفاده از تیرآهن دوبل است. تیرآهن دوبل از اتصال دو تیرآهن I شکل به یکدیگر به روش‌هایی مانند جوشکاری و استفاده از نبشی و ورق‌های فولادی ساخته می‌شود. این نوع تیرآهن به دلیل سطح مقطع بزرگ‌تر و بال‌های قوی‌تر، مقاومت خمشی و فشاری بالاتری دارد و برای تحمل بارهای سنگین در سازه‌های بلند مرتبه مناسب است. در این مقاله، به بررسی ویژگیها، مزایا و کاربردهای تیرآهن دوبل خواهیم پرداخت و شما را با این مقطع فولادی حیاتی بیشتر آشنا خواهیم کرد.
تیرآهن دوبل چیست؟
وقتی دو عدد تیرآهن I کنار یکدیگر با بست و پلیت یا ورق به هم وصل می‌شوند و برای ساخت ستون‌ها در ساختمان به‌کار می‌روند، تیرآهن دوبل تشکیل شده است. این مقطع فولادی اغلب به‌عنوان تیرآهن ستون برای سازه‌های مرتفع استفاده می‌شود. اغلب تیرآهن‌ها در اندازه‌های متفاوت با طول ۱۲ متر به تولید می‌رسند. اگر که نیاز به طول بیشتر از ۱۲ متر دارید، نیاز است اتصال طولی بین تیرآهن‌ها برقرار شود . تیرآهن ها معمولاً در ساخت انواع ستون های فلزی و اسکلت فلزی سازه ها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. پراستفاده‌ترین تیرآهن در ساخت ستون فلزی، تیرآهن معمولی I و یا هاش H شکل است. طبق مقررات ملی ساختمان اگر که از تیرآهن‌های معمولی در ستون استفاده شود باید به‌صورت دوبله کار شود.
تیرآهن‌ها برای دوبل شدن با جوش و یا اتصال نبشی، ناودانی و ورق فولادی به هم وصل می‌شوند. تیرآهن دوبل اغلب برای ایجاد قاب‌های خمشی در ساختمان‌های مرتفع به‌کار می‌آید. استفاده از این مدل ستون مقاومت ساختمان را بالا می‌برد اما به‌خاطر بالا بودن قیمت تیرآهن نسبت به دیگر مقاطع فولادی هزینه‌های پروژه افزایش می‌یابد. تیرآهن دوبل از نظر ظاهر و سطح مقطع به قوطی‌های تو خالی شبیه است. ولی فرقی که با قوطی دارد این است که از اطراف بال‌های ستون بیرون آمده. این بال ها نقش به‌سزایی در مقاومت و استحکام ساختمان دارند. البته باید در نظر داشت که بعضی خطاها مثل جوشکاری نادرست موجب ضعیف شدن اتصالات تیرآهن می‌شوند.
مزایا و ویژگی‌های تیرآهن دوبل چیست؟
پس از آن که فهمیدید تیرآهن چیست و تیرآهن دوبل چه تفاوتی با آن دارد، لازم به ذکر است که یکی از عوامل حیاتی برای استفاده از تیرآهن دوبل، دقت بالا در جوشکاری است. هر خطایی در این موضوع احتمال کاهش مقاومت ایمنی ساختمان را به دنبال دارد. با همه این‌ها، به علت سطح مقطع پهن تیرآهن‌های دوبل، نیروی وارده بر سازه را به حداقل می‌رساند. تیرآهن‌های دوبل مزایا و ویژگی‌های دیگری هم دارند که در ادامه برایتان شرح می‌دهیم.
- تیرآهن مناسب و باکیفیت می‌تواند استحکام ساختمان را بالا ببرد.
- برای ساختن سطح مقطع مد نظر، اگر که قوطی ستون، تیرآهن بال پهن و … ندارید، ساخت تیرآهن دوبل بهترین گزینه است.
- برای استحکام و تحمل بهتر نیروهای کمانش، سطح مقطع ستون را استفاده از با تیرآهن‌های دوبل افزایش می‌دهند.
- بهره‌مندی از تیرآهن دوبل در مقایسه با تیر ورق، کاربری آسان‌تری دارد.
- ورق فولادی به‌کار رفته برای دوبل کردن تیرآهن I، مقاومت ستون را مقابل نیروهای کششی بالا می‌برد.
یکی از ویژگی‌های مهم تیرآهن‌های دوبل این است که اگر درست اجرا شوند، می‌توانند مقاومت سازه را تا حد چشمگیری افزایش دهند. تیرآهن به‌کار رفته برای ستون دوبل، IPE است و در متصل کردن آن ورق فولادی استفاده می‌کنند که همین موضوع موجب تحمل کشش بیشتر می‌شود. علاوه بر همه این‌ها، نصب راحتی دارد و با کم کردن هزینه‌ها موجب تسریع در اتمام پروژه می‌شود.
کاربرد تیرآهن دوبل چیست؟
تیرآهن، مقاومت و استحکام بالایی دارد و به همین خاطر در ساخت ستون‌ها و اسکلت فلزی ساختمان‌ها به‌کار می‌آید. یکی از اصلی‌ترین موارد در اجرای تیرآهن دوبل دقت بالا در جوشکاری است. جوشکاری و وصل کردن تیرآهن‌های دوبل باید به بهترین نحو ممکن انجام شود تا استحکام لازم برای تیرآهن دوبل حاصل شود و هرگونه بی‌احتیاطی در این‌باره احتمال تضعیف ایمنی ساختمان را در پی دارد. برای ساخت و ساز سوله با تیرآهن هم حتما به کیفیت جوشکاری دقت ویژه‌ای داشته باشید. تیرآهن دوبل اغلب برای پروژه‌های عظیم و ساختمان‌های مرتفع استفاده می‌شود. در ادامه بعضی کاربردهای تیرآهن دوبل را نام برده‌ایم.
- اگر که به تیرهای بال پهن یا قوطی آهن دسترسی ندارید، می توانید از تیرآهن دوبل برای اجرای ستون‌های سازه استفاده نمایید.
- بهره‌مندی از تیرآهن دوبل راه حلی بسیار سریع و ساده برای ساخت ستون است.
- برای موضوع کمانش به‌وسیله تیرآهن دوبل می‌توانید سطح مقطع ستون را افزایش دهید.
نحوه اتصال تیرآهن برای ستون چگونه است؟
وقتی که یک مقطع فولادی مثل تیرآهن به تنهایی قادر به تامین استحکام و پایداری سازه نباشد، باید به دنبال ساخت تیرآهن دوبل باشید. در این پروسه مهم و با اهمیت، تیرها دوتایی به هم وصل می‌شوند و تیرآهن جدیدی را می‌سازند. تیرآهن‌های به‌دست آمده از این فرآیند، مقاومت بالایی مقابل کشش دارند. به‌طور کلی زمانی که یک پروفیل آهنی، به‌دلیل ویژگی‌های فنی سطح مقطع آن استحکام مورد نظر را برای تشکیل ستون فراهم نکند، می‌توان از این روش اولیه استفاده کرد. تیرآهن دوبل به سه روش متنوع تولید می‌شود که در ادامه برایتان شرح می‌دهیم.
ساخت تیر آهن دوبل با استفاده از روش جفت کردن
برای ساخت تیرآهن دوبل با استفاده از روش جفت کردن، پیش از هر چیزی دو تیرآهن IPE را طوری که جان آن‌ها روبروی هم قرار بگیرد، کنار یکدیگر و روی یک سطح کاملاً صاف می‌گذارند. بعد از آن، بال‌های تیرآهن از هر دو سمت به هم جوش داده می‌شود. روش جوشکاری سرتاسری در این فرآیند ممنوع است، به این دلیل که حرارت حاصل از جوشکاری قادر به ایجاد موج در تیرآهن می‌شود و ویژگی‌های شیمیایی و مکانیکی آن را دچار تغییر می‌کند. به همین علت، میان نقاط جوشکاری شده فاصله‌های معینی را در نظر میگیرند.
اتصال دو تیرآهن به کمک ورق سرتاسری
در این مدل اتصال هم از جوشکاری برای ساخت تیرآهن دوبل استفاده می‌شود ولی با این فرق که یک ورق سرتاسری به هر دو مقطع جوش داده می‌شود. در پروسه ساخت تیر دوبل به کمک ورق سرتاسری، بعد از گذاشتن تیرآهن‌های ساده کنار هم، یک ورق روی قسمت اتصال آن‌ها در هر دو سمت می‌گذارند و در نهایت جوشکاری انجام می‌شود. در این روش هم جوشکاری ممتد ممنوع است و لبه ورق از لبه بال هر ستون، باید دو سانتی‌متر فاصله داشته باشد.
اتصال دو تیرآهن از طریق بست های موازی و مورب
به تیرهای حاصل از این روش تولید، ستون پاباز یا ستون مشبک می‌گویند. این ستون رایج‌ترین نوع ستون دوبل فلزی در ایران است و مقرون به‌صرفه نوع آن هم به حساب می‌آید. در این روش تولید فاصله میان تیرآهن‌های IPE از بقیه روش‌ها بیشتر است و از جوش دادن تعدادی ورق یا تسمه برای وصل کردن آن‌ها به هم بهره می‌برند. این فرآیند، به افزایش سطح مقطع ستون جفت و ممان اینرسی آن کمک می‌کند. در این راه برای ساخت تیرآهن دوبل، جوشکاری باید سرتاسری و دور تا دور همه تسمه‌ها انجام شود و عرض تسمه‌ها هم نباید از نصف طول آن‌ها کمتر باشند.
جوشکاری تیرآهن دوبل
برای تولید تیرآهن دوبل از روش جوشکاری بهره می‌برند. با جوش تیرآهن‌ها به هم وصل شده و جفت می‌شوند. جوش تیرآهن ها در دو حالت سرتاسری و یا با فاصله‌های ۳۰ سانتی‌متری صورت می‌گیرد. روش جوشکاری به نحوه اتصال ستون دوبل ساختمان هم بستگی دارد، اگر که تیرآهن‌ها به کمک بست به هم وصل شوند نیازی به جوشکاری نیست ولی در روش‌های جفت کردن و اتصال با ورق سرتاسری از جوشکاری استفاده می‌کنند. برای جوشکاری و تولید تیرآهن دوبل از دو مدل جوشکاری آرک با الکترود خمیری و جوشکاری آرک با الکترود فلزی بهره می‌برند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.
جوشکاری آرک با الکترود خمیری
در این فرآیند از یک الکترود جوشکاری برای وصل کردن تیرآهن‌ها بهره می‌برند که در آخر این الکترود به شکل آرک در می‌آید. در این مدل اتصال، الکترود فلزی جریان را منتقل می‌کند و در بین نوک الکترود و قطعه مورد نظر قوس به‌وجود می‌آورد. مقاومت الکتریکی با تولید حرارت مناسب باعث ذوب شدن فلز و الکترود می‌شود. در آخر فلز ذوب شده با فلز پایه ترکیب می‌شود و بعد از دور شدن قوس، مخلوط الکترود و فلز پایه به‌شکل جامد درمی‌آید. جوشکاری آرک با الکترود خمیری از رایج‌ترین و بهترین راه‌ها برای متصل کردن مقاطع نازک و ساخت تیرآهن دوبل است.
جوشکاری آرک با الکترود فلزی
در روش جوشکاری آرک با الکترود فلزی، ساخت و ساز به شکل خودکار انجام می‌شود و برای وصل کردن تیرآهن‌های هاش سنگین مورد استفاده قرار میگیرند. در روش نیمه اتوماتیک فرد متخصص و کاربلد به‌وسیله دستگیره مخصوص جوشکای، کار را انجام می‌دهد. الکترودهایی که در این پروسه استفاده می‌شوند، پوششی فلزی روی سطح خود دارند که این پوشش به‌وسیله آرک به دو سمت تیرآهن وصل می‌شود تا آن‌ها به هم جوش بخورند.
محاسبه وزن تیرآهن دوبل
از متصل کردن دو تیرآهن معمولی یا IPE با روش‌های مختلف، تیرآهن دوبل ساخته می‌شود. این دو مقطع به‌شکل موازی به هم جوش می‌خورند و برای مقاومت بیشتر در ستون‌ها به‌کار می‌روند. در جدول وزن تیرآهن، محاسبه وزن تیر دوبل بسیار مهم است، به این دلیل که با بالا فتن تعداد طبقات، نیروی وارده به ستون طبقه اول هم بیشتر می‌شود.
در فرآیند محاسبه وزن سازه فولادی می‌توانید از فرمول زیر برای به‌دست آوردن وزن تیرآهن دوبل استفاده کنید.
(طول تیرآهن IPB x 2) × وزن یک متر (از جدول اشتال) = وزن نهایی تیرآهن دوبل
باتوجه به پرکاربرد بودن این محصول در سازه، قیمت تیرآهن تاثیر زیادی در هزینه تمام شده پروژه می‌گذارد.
جمع‌بندی
امروز در فولادسل توضیح دادیم که تیرآهن دوبل چیست و به چه صورت ساخته می‌شود. این نوع تیرآهن‌ها به‌دلیل تحمل بار بالایشان در ساختمان‌های مرتفع به‌کار می‌روند. تیرآهن‌های دوبل اغلب از تیرآهن‌های IPE ساخته می‌شوند و مهمترین بخش ساخت آن، دقت در جوشکاری و نحوه اتصال است که باید توسط افراد متخصص صورت گیرد. اگر این بخش از ساخت تیرآهن دوبل به‌درستی انجام نشود، ایمنی و استحکام ساختمان به خطر می‌افتد.