تفاوت تیرآهن IPE و IPN؛ کدام برای پروژهٔ شما مناسب‌تر است؟

اگر در فهرست خرید اسکلت یا سقف به دو نام IPE و IPN برخورده‌اید، احتمالاً این سؤال برایتان پیش آمده که فرقشان چیست و کدام را باید سفارش داد. در این راهنما تفاوت تیرآهن IPE و IPN را از نظر شکل مقطع، وزن، سختی و اجرای اتصال با عددهای منتشرشدهٔ تولیدکنندگان مقایسه می‌کنیم تا پیش از خرید، تصویر روشنی داشته باشید.

تیرآهن IPE و IPN چه هستند؟

هر دو، تیرآهن‌هایی با مقطع I اروپایی هستند و عدد کنار نامشان ارتفاع مقطع به میلی‌متر است؛ مثلاً IPE ۲۰۰ و IPN ۲۰۰ هر دو ۲۰۰ میلی‌متر ارتفاع دارند. نام IPN در بازار به شکل INP هم نوشته می‌شود و هر دو یک محصول‌اند.

طبق صفحهٔ محصولات ArcelorMittal، ابعاد هر دو خانواده در استاندارد اروپایی EN 10365 آمده است: IPE از سایز ۸۰ تا ۷۵۰ و IPN از سایز ۸۰ تا ۶۰۰. در کاتالوگ آهن آسا هر دو با گرید S235JR و در شاخه‌های ۱۲ متری عرضه می‌شوند:

• تیرآهن IPE: ۱۸ سایز از IPE ۸۰ تا IPE ۶۰۰ (از جمله ۲۷۰ و ۳۳۰)؛
• تیرآهن IPN / INP: ۲۱ سایز از IPN ۸۰ تا IPN ۶۰۰ (از جمله ۳۴۰ و ۳۸۰).

تفاوت اصلی: بال موازی در برابر بال شیب‌دار

اصلی‌ترین فرق این دو تیرآهن در شکل بال است:

• در IPE سطح داخلی بال‌ها صاف و موازی با سطح بیرونی است. ArcelorMittal این خانواده را «مقاطع فولادی با بال موازی» معرفی می‌کند.
• در IPN سطح داخلی بال شیب دارد. طبق برگهٔ مشخصات ArcelorMittal، شیب بال IPN برابر ۱۴ درصد است؛ یعنی ضخامت بال از لبه به سمت جان بیشتر می‌شود.

نتیجهٔ این تفاوت ظاهری در عدد دیده می‌شود: در یک ارتفاع، IPN بال باریک‌تر ولی ضخیم‌تر و جان ضخیم‌تری دارد. برای نمونه، طبق داده‌های British Steel، عرض بال IPE ۲۰۰ برابر ۱۰۰ میلی‌متر و ضخامت جان آن ۵٫۶ میلی‌متر است؛ در حالی که طبق برگهٔ ArcelorMittal، عرض بال IPN ۲۰۰ برابر ۹۰ میلی‌متر و ضخامت جان آن ۷٫۵ میلی‌متر است.

مقایسهٔ عددی IPE و IPN در سه ارتفاع رایج

جدول زیر مشخصات سه ارتفاع را کنار هم می‌گذارد. ستون‌های IPE از برگهٔ مشخصات British Steel و ستون‌های IPN از برگهٔ مشخصات ArcelorMittal برداشته شده‌اند. «ممان اینرسی محور قوی» نشان می‌دهد تیر در خمش معمولی (بار از بالا) چقدر سخت است و «ممان اینرسی محور ضعیف» سختی آن در جهت عرضی را نشان می‌دهد.

از همین عددها چند نتیجهٔ ساده به دست می‌آید (محاسبهٔ ما روی داده‌های جدول):

• وزن: در ارتفاع یکسان، IPN حدود ۱۷ درصد (سایز ۲۰۰)، ۱۸ درصد (سایز ۲۴۰) و ۲۸ درصد (سایز ۳۰۰) سنگین‌تر از IPE است.
• سختی محور قوی: IPN هم‌ارتفاع در این محور حدود ۱۰، ۹ و ۱۷ درصد سخت‌تر است؛ یعنی افزایش سختی کمتر از افزایش وزن است.
• سختی محور ضعیف: به دلیل بال پهن‌تر، IPE در هر سه سایز سختی بیشتری در جهت عرضی دارد؛ مثلاً ۶۰۴ در برابر ۴۵۱ سانتی‌متر به توان چهار در سایز ۳۰۰.
• بازدهی وزن: اگر اساس مقطع محور قوی را بر وزن هر متر تقسیم کنیم، IPE در هر سه سایز عدد بالاتری دارد (حدود ۸٫۷ در برابر ۸٫۲ در سایز ۲۰۰ و ۱۳٫۲ در برابر ۱۲٫۰ در سایز ۳۰۰). به زبان ساده، IPE برای هر کیلوگرم فولاد، ظرفیت خمشی بیشتری می‌دهد.

وزن هر شاخه و اثر آن بر هزینهٔ خرید

تیرآهن معمولاً بر اساس وزن فروخته می‌شود؛ پس سنگین‌تر بودن IPN در یک ارتفاع، مستقیماً وزن بار و هزینهٔ حمل را بالا می‌برد. جدول زیر وزن اسمی شاخهٔ ۱۲ متری را از کاتالوگ آهن آسا نشان می‌دهد:

این‌ها وزن اسمی‌اند و وزن واقعی بار با باسکول مشخص می‌شود. برای جدول کامل وزن سایزهای IPE، جدول وزن میلگرد و تیرآهن را ببینید.

اتصال و اجرا: شیب بال در کارگاه چه اثری دارد؟

شیب بال IPN در اتصال‌های پیچی اهمیت پیدا می‌کند. وقتی پیچ از بال شیب‌دار رد می‌شود، واشر تخت فقط از یک لبه با سطح بال تماس پیدا می‌کند. به گفتهٔ PTS، فروشندهٔ اتصالات، واشر شیب‌دار مربعی مخصوص مقاطع I طبق استاندارد DIN 435 این شیب را جبران می‌کند تا مهره و سر پیچ روی سطحی صاف بنشینند؛ همین منبع تأکید می‌کند که واشر شیب‌دار مخصوص ناودانی جای آن را نمی‌گیرد.

در IPE به دلیل بال موازی، این قطعهٔ اضافه لازم نیست و ورق اتصال یا پیچ مستقیماً روی سطح صاف بال قرار می‌گیرد.

کدام را انتخاب کنیم؟

انتخاب نهایی مقطع کار مهندس محاسب است و باید همان مقطعی خریده شود که در نقشهٔ سازه آمده است. با این حال، این نکته‌ها برای هماهنگی با طراح و تأمین‌کننده مفیدند:

• پروژهٔ تازه با تیرهای خمشی معمولی (تیر سقف، تیر فرعی): با توجه به بازدهی وزنی بیشتر، IPE معمولاً گزینهٔ اقتصادی‌تری برای همان ظرفیت خمشی است.
• جایی که ارتفاع محدود است و سختی محور قوی بیشتری در همان ارتفاع لازم است: IPN هم‌ارتفاع کمی سخت‌تر است، به بهای وزن بیشتر.
• تعمیر، توسعه یا تقویت سازهٔ موجود که با IPN ساخته شده: استفاده از همان مقطع، هماهنگی ابعاد و اتصال‌ها را ساده‌تر می‌کند.
• جایگزینی در زمان خرید: اگر سایز نقشه در دسترس نبود، IPE و IPN هم‌ارتفاع را بدون نظر مهندس جایگزین هم نکنید؛ وزن، سختی محور ضعیف و جزئیات اتصال‌شان یکی نیست.

پیش از سفارش، سایز، تعداد شاخه و گرید (S235JR در کاتالوگ ما) را از روی نقشه کنترل کنید و وزن کل را با جدول وزن اسمی برآورد کنید.

جمع‌بندی

تفاوت تیرآهن IPE و IPN از شکل بال شروع می‌شود: IPE بال موازی دارد و IPN بال با شیب ۱۴ درصد. در یک ارتفاع، IPN سنگین‌تر است، در محور قوی کمی سخت‌تر و در محور ضعیف نرم‌تر، و اتصال پیچی آن واشر شیب‌دار می‌خواهد. IPE برای هر کیلوگرم فولاد ظرفیت خمشی بیشتری می‌دهد. مقطع را همیشه طبق نقشه بخرید و هر جایگزینی را با مهندس محاسب هماهنگ کنید. برای استعلام سایزهای موجود IPE و IPN می‌توانید از صفحهٔ تماس با آهن آسا درخواست خود را ثبت کنید.