تیرآهن لانه زنبوری چیست؟ چه میزان با انواع تیرآهن های لانه زنبوری آشنایی دارید؟ کاربرد تیرآهن های لانه زنبوری در چه مورارید میباشد؟ نحوه ی ساخت و تولید این نوع تیرآهن ها چگونه است؟ برشکاری تیرآهن های لانه‌زنبوری به چه شکل میباشد؟ تیرآهن های لانه زنبوری مدفون در بتن چیست؟ تیرآهن های لانه‌زنبوری بدون پوشش بتنی چگونه است؟ تیرآهن های لانه‌زنبوری برای چه کارهایی استفاده میشود؟ مقاومت تیرآهن‌لانه زنبوری چه میزان میباشد؟ آیا مزایای استفاده از تیرآهن لانه زنبوری را میدانید؟ مزایا و معایب تیرآهن های لانه‌زنبوری چیست؟
برای دریافت اطلاعاتی کامل نسبت به این نوع تیرآهن ها در این مقاله، همراه با آهنات باشید.
تیرآهن لانه زنبوری چیست؟
این‌گونه تیرها در طول خود دارای حفره های توخالی هستند که به لانه ی زنبور شبیه است به همین سبب به این گونه تیرها، لانه زنبوری میگویند. دلیل نام‌گذاری تیرآهن لانه‌زنبوری شکل گیری این تیرها پس از عملیات (بریدن و دوباره جوش دادن) و تکمیل پروفیل است.
انواع تیرآهن های لانه زنبوری:
- تیرآهن لانه زنبوری شش ضلعی
نام گرفتن تیرآهن لانه‌زنبوری به خاطر وجود حفره های شش ضلعی داخل جان تیرآهن می باشد. همانگونه که در تصویر مشاهده میکنید کلیه واحدهای یک کندو به شکل شش ضلعی بوده و به هم متصل هستند.
تیرآهن لانه زنبوریهمین موضوع در تیرآهن لانه زنبوری مشاهده می گردد. این نوع تیرآهن می تواند به صورت موازی برش داده شده و لبه های آن به هم جوش داده شود. با استفاده از لقمه هایی که از ورق سیاه ساخته می شود ارتفاع نهایی تیرآهن زنبوری شش ضلعی افزایش می یابد. تیرآهن لانه زنبوری می تواند دارای ارتفاعی بیش از ارتفاع تیرآهن اصلی باشد. اصولا جوش کاری مربوط به تولید تیرآهن لانه زنبوری به صورت درصدی مورد تست قرار میگیرد.
ظاهر جوش نیز می بایست مطابق تصویر ذیل، مورد پذیرش باشد. همچنین تیرآهن لانه زنبوری می تواند به صورتی ساخته شود که ارتفاع یک طرف آن با ارتفاع طرف دیگر متفاوت باشد. این نوع تیرآهن کارایی گوناگونی در ساخت دارد. در این نوع تیرآهن زنبوری ابتدا خط برش تیرآهن به صورت اوریب مشخص شده و برش تیرآهن انجام می گردد. پس از آن می بایست دو سمت تیرآهن را به حالت مخالف بر روی یکدیگر قرارداده و جوشکاری را اجرا نمود.
برش تیرآهن زنبوری- تیرآهن هاش H : این نوع تیرآهن لانه زنبوری اولین نوع تیرآهن لانه زنبوری تولید شده به حساب میآید. با پیشرفت بیشتر دانش مربوط به سیویل و ساختمان سازی شکل های دیگری نیز برای این نوع تیرآهن ابداع گردید. برای شناخت بیشتر تیرآهن لانه زنبوری با آهنات همراه باشید.
- تیرآهن لانه زنبوری چهار گوش: عمده ترین دلیل شکل گیری تیرآهن های لانه زنبوری با شکلی غیر از شش ضلعی، کاربرد آن در ساختمان سازی بوده است. برای مثال در جایی که نیاز به فضاهای خالی برای عبورکانال های تهویه بوده است این نوع تیرآهن تولید شده است.
- تیراهن لانه زنبوری دایره ای: تیرآهن زنبوری دایره ای بنابر ملاحظاتی با شکل دایره ای تولید می گردد. آنگونه که در محاسبات و تحلیل های مهندسی به دست می آید شکل دایره ای در تولید تیرآهن لانه زنبوری می تواند باعث ایجاد کمترین محیط برشی شده و عملا در مقابل تنش های برشی مقاومت بیشتری دارد. همچنین لبه های تیز به نحوی که در تیرآهن لانه‌زنبوری رایج و یا تیرآهن لانه زنبوری با حفره های چهارگوش مشاهده میگردد، وجود ندارد. این لبه های تیز مکان مناسبی برای تمرکز تنش به حساب میآید لذا یکی از بهینه ترین حالات تولید تیراهن لانه‌زنبوری، تیرآهن با حفره های دایره ای شکل می باشد.
۵٫ تیرآهن لانه زنبوری لوزی خمیده: بر روی یک سری تیرآهنها نوعی از برش نیز به صورت یک لوزی خمیده که م تقاطع اضلاع آن شکستگی ندارد انجام میگردد و این شکل نیز در میان تیرآهن های لانه زنبوری به نوعی مرسوم می باشد.
استفاده از تیرآهن های لانه زنبوری در ساختمان سازی به چه شکلی است؟
از سال های پیش در ایران ساخت سازه های فولادی شروع شده است و طی این سال ها در نحوه محاسبه و اجرا تغییرات فراوانی داشته. مهمترین این تغییرات در سال های اخیر استفاده ی روز افزون از تیرآهن لانه زنبوری شده به عنوان تیرهای فرعی سقف و نیز تیرهای اصلی که صرفاً وظیفه حمل بارهای ثقلی را دارند، میباشد.
تیرلانه زنبوریبه دلیل عدم وجود اطلاعات کافی در رابطه با قاب های برشگیر ساخته شده با تیرآهن های لانه زنبوری، تعداد قابل توجهی از قاب های خمشی با استفاده از این تیرها ساخته شده و میشوند. ازجمله مهمترین علل استفاده از تیراهن لانه زنبوری عدم وجود تنوع کافی در نیمرخ های نورد شده و نیز اقتصادی بودن این تیرها میباشد، به شکلی که هزینه ساخت این تیرها شامل هزینه مونتاژ، برش و جوشکاری از ارزش فولاد مصرفی کمتر میباشد.
کاربرد تیرآهن های لانه زنبوری
تیرآهن های‌لانه زنبوری به دلیل داشتن اجزای خاص سقف های تیرچه و بلوک که کاربرد فراوانی هم در ایران دارد، در بتن مدفون میگردند. این بتن میتواند اثرات کمکی زیادی روی تیرآهن داشته باشد و بسیاری از عیوب ایجاد شده در تیرهای لانه‌زنبوری بدون پوشش بتنی ازجمله کاهش مقاوت برشی، ایجاد خمش ثانویه، ناپایداری پیچشی جانبی (که یکی از صورت های اصلی کمانش تیرهای بدون پوشش میباشد)، اثرات تغییر شکل های ثانویه در تیرآهن لانه زنبوری، کمانش های موضع بال و نیز کمانش های موضوعی جان را تا حد زیادی برطرف نماید.
تیر لانه زنبوری مدفون در بتن چیست؟
طراحی و اجرای تیرآهن فولادی مدفون در بتن از اوایل سال های ۱۹۰۰ میلادی متداول گشت. در ابتدا این بتن پوشش دهنده به منظور رفع یکی از نقاط ضعف سازه های فولادی یعنی مقاومت کم این سازه ها در برابر آتش سوزی بود. بدین شکل که بتن به صورت پوشش ضخیمی عضو فولادی را فرا گرفته و آن را از صدمات ناشی از حرارت زیاد آتش محافظت می نمود.
تیر در بتنبنابراین این بتن تنها نقش پوششی را داشته و از اثرات متقابل بتن و فولاد بر یکدیگر (عمل مرکب) صرف نظر می گردید.
اولین مطالعات بر روی عملکرد توام بتن و فولاد شامل دو پانل بتنی که در آن یک جفت تیر فولاد I شکل مدفون گردیده بود، می شد. در طی این مطالعات مشخص گردید که تیرآهن فولادی ذکر شده رفتار سازگاری با بتن دال خود داشته و نیروی چسبندگی بتن و فولاد در جهت عملکرد توام آن به کار می افتاد.
آن چه در مورد ساخت تیرهای مدفون در ایران رایج است، نوع خاصی از این تیرها یعنی تیرهای لانه زنبوری شده می باشد. بدین صورت که تیرآهن لانه زنبوری مدفون در بتن به عنوان تیرهای حمال ساختمان در سقف های با سیستم تیرچه و بلوک جهت پوشش استفاده می شود. به علت استفاده بسیار محدود از این سیستم سقف در کشورهای دیگر خصوصا کشورهای صنعتی تحقیقات انجام شده بر روی این تیرها بسیار محدود و انگشت شمار می باشد.
تیر های لانه زنبوری بدون پوشش بتنی
برای ساخت تیرهای لانه زنبوری ابتدا تیرآهن نورد شده از وسط جان به صورت زیگزاگ بریده می شود. این کار در قدیم توسط دستگاه های برش هوا صورت می گرفت اما امروزه این کار با استفاده از دستگاه گیوتین و یا به وسیله حرکت تیرآهن از میان فک های مخصوص برش صورت میگیرد، که البته از میان روش های فوق، روش آخر به علت ایجاد ترک های مویین کمتر در محل برش، ایجاد سطح صاف در محل برش و در نتیجه انطباق بهتر دو سطح و نیز جوشکاری راحت تر بیش تر از سایر روش ها استفاده میگردد.
در نتیجه این کار تیری به وجود می آید که دارای ارتفاع بیشتر، قوی تر و سخت تر از تیر اصلی است. به این مفهوم که افزایش ممان اینرسی در حدود ۵/۲-۲ برابر و نیز افزایش ۵/۱ برابری اساس مقطع را بدون به هدر رفتن هیچ گونه مصالح به همراه دارد.
مقاومت تیر های لانه زنبوری
برخی محققان نمونه های واقعی و کامل این تیرها را به منظور وضعیت ساختاری تیرهای لانه زنبوری در محدوده الاستیک، پلاستیک و تعیین مقاومت آن ها به عمل آوردند. در نتیجه این آزمایشات درک بهتری از رفتار تیرهای لانه‌زنبوری تحت اثر بارهای استاتیکی و دهانه های ساده حاصل گردید. علاوه بر این ها روش های تحلیل تقریبی مناسب تری که توافق نسبتا خوبی با نتایج آزمایشات داشت دستاورد این بخش از تحقیقات بود.
هندسه و برش تیر های لانه زنبوری
بدون شک تغییر در زاویه برش زیگزاگ جان در تیرهای لانه زنبوری یکی از عوامل مهم در تغییر مشخصات هندسی و مکانیکی و باربری تیرهای لانه‌زنبوری می باشد. از جمله دیگر عوامل مهم تاثیرگذار در باربری این تیرها محل ایجاد سوراخ در طول تیر می باشد.
این زاویه معمولا بین حداقل ۴۵ درجه و حداکثر ۷۰ درجه می باشد، که زوایای ۴۵ و ۶۰ درجه معمول ترین زوایای مورد استفاده هستند. این زاویه باید به گونه ای انتخاب گردد که تنش برشی افقی در تار خنثی از حد مجاز بیشتر نشود.
در مقررات ملی ساختمان ایران که به طرح و اجرای ساختمان های فلزی مربوط است، هندسه برای تیر لانه زنبوری مجاز شمرده شده است. ضمن اینکه توصیه شده است در استفاده از تیرهای با هندسه و مشخصات متفاوت می بایست جانب احتیاط رعایت گردد.
با وجود این، برش مورد استفاده در ایران برشی به نام پاینر می باشد که زاویه آلفا مورد استفاده در آن برابر ۶۳ درجه است که به زاویه پیشنهادی آیین نامه فولاد ایران نزدیک می باشد. همچنین لازم به تذکر است که کیفیت جوش تیرهای لانه زنبوری در مرحله ساخت نیز می تواند در باربری این تیرها موثر باشد.
انواع برش تیرجدول مشخصات تیرآهن لانه زنبوری
برای هر کدام از مشخصه های تیر آهن لانه زنبوری، از حروف انگلیسی معینی استفاده میکنند، که به شرح جدول ذیل میباشد:
ارتفاع بال | با حروف h |
عرض بال | با حروف b |
ضخامت بال | با حروف tg |
سطح مقطع | با حروف A |
وزن هر متر | با حروف G |
روش ساخت و برش تیرآهن لانه زنبوری
پایه ساخت تیرآهن لانه زنبوری، تیرآهن معمولی است؛ به این صورت که روی جان تیرآهن معمولی با استفاده از شابلونی که از ورق سفید یک میل ساخته شده، خطوطی به شکل شش ضلعی رسم میکنند. ترسیم این شش ضلعی ها نیز به صورتهای متفاوت است که هرکدام فرمول خاص خود را دارند.
سپس برای اینکه تیرآهن تاب برنداشته و تغییر شکل ندهد، آن را روی یک شاسی افقی قرار می‌دهند. سپس با کمک دستگاه برش اقدام به برش میکنند. تا آن را به دو قسمت بالا و پایین تقسیم کنند. قسمت بالا را به اندازه یک دندانه جابه جا میکنند و دندانه‌های بالا و پایین آن را به دقت روبه‌رو هم قرار می‌دهند. سپس عملیات جوشکاری صورت می‌پذیرد.
برش تیرآهن های لانه زنبوری به روشهای متنوعی انجام میشود که در ادامه با آن ها آشنا میشویم:
روش سرد یا کوپال:
در این روش با فرود آمدن یک قطع کن سنگین، شبیه گیوتین، به یکباره شش ضلعی های ترسیم شده روی جان تیرآهن برش میخورند و تیرآهن لانه زنبوری تولید میشود.
روش گرم یا برنول:
در این روش ابتدا با ایجاد خال جوش روی خطوط ترسیم شده (نصف شش ضلعی) بر جان تیرآهن، محل برش را ایجاد کرده و نهایتا به وسیله یک شعله گاز قوی که حاصل احتراق گازهای اکسیژن و استیلن است، خطوط منکسر کامل میشوند.
وقتی خط برش کامل شد، قسمت بالا و پایین تیرآهن که حالا جدا شده اند به اندازه یک دندانه جابجا میشوند و با قرارگرفتن لبه های رو به روی هم شکل شش ضلعی درست میشود که با جوش دادن لبه ها، این شکل کامل و تثبیت میشود.
دقت در نحوه قرارگیری دندانه های بالا و پایین در مقابل یکدیگر و نحوه جوشکاری این مرحله، در استحکام نهایی تیرآهن ایجادشده بسیار مهم است که معمولا جوشکاران ماهر در این مرحله با استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک میتوانند از کیفیت کار مطمئن شوند. روش گرم برنول در بین تولیدکنندگان تیرآهن لانه زنبوری بسیار پرطرفدار است زیرا هدر رفت و پرتی قطعات فولادی در این روش تقریبا صفر بوده و بنابراین مقرون به صرفه خواهد بود.
تضمین استحکام و کیفیت تیراهن لانه زنبوری
وجود حفره های توخالی و ایجاد برش در جان تیرآهن که باعث تمایز آن از دیگر نمونه های تیرآهن شده، مشکلاتی را نیز در پی خواهد داشت که از مهمترین آنها میتوان به احتمال ایجاد تنشهای خمشی و پیچشی در محل تکیه گاه های لبه های جوش جان اشاره کرد، لذا برای رفع این مشکل و همچنین تضمین استحکام و کیفیت تیراهن لانه زنبوری حاصل شده، دو راه پیش رو میباشد.
- استفاده از ورق واسطه در محل اتصال دندانه ها برای تقویت نقاط جوش
- پرکردن یکی از حفره ها در تکیه گاه به جوش کامل یا به وسیله بتن در ساختمان سازی و استفاده از رفتار مرکب فولاد و بتن برای تقویت تیر و د رنتیجه کاهش تنشهای ثانویه حاصل از لنگر خمشی.
برای خرید دریافت قیمت تیرآهن معمولی و قیمت تیرآهن لانه زنبوری و سایر مقاطع فلزی با کارشناسان فروش آهنات تماس بگیرید.
مزایا و معایب استفاده از تیرآهن لانه زنبوری
استفاده از محصولات فولادی در بخش‌های مختلف ساختمان‌ها مزایا و معایبی را در بردارد که در این قسمت به برخی از مزایا و معایب تیر لانه زنبوری اشاره خواهیم کرد.
مزایای تیرآهن لانه زنبوری
- مقاومت خمشی و ارتفاع این نوع تیرآهن بیشتر است.
- در تیرآهن لانه‌زنبوری مدول مقطع و ممان اینرسی مقطع افزایش یافته است.
- این نوع تیر باعث انتقال وزن (بار) به دیگر عناصر سازه میشود، همچنین نسبت به دیگر مقاطع بهتر نورد شده است.
- فضاهای تو خالی موجود در جان تیرآهن مورد توجه تاسیسات ساختمانی قرار گرفته است زیرا در صورت استفاده از این نوع تیرآهن میتوانند از این فضاها به منظور عبور لوله‌های تاسیسات و کابل برق استفاده کنند.
- جان تیرآهن فضاهای تو خالی دارند که باعث شده وزن تیرآهن کاهش یابد و سبب ایمن‌تر شدن سازه‌ها میشود.
- مهمترین مزیت تیرآهن لانه زنبوری مقطع غیرفشرده آن است. ارتفاع تیرآهن لانه‌زنبوری افزایش یافته در نتیجه سختی و مقاومت خمشی تیر بهبود می‌یابد.
معایب تیرآهن لانه زنبوری
- وجود حفره‌ها در جان این تیرآهن معایبی هم دارد که میتوان به کاهش مقاومت برشی در محل اتصال پل به ستون‌ها اشاره کرد. به همین منظور گاهی از ورق‌های فلزی به منظور پوشاندن این حفره‌ها استفاده میکنند.
- در ساخت این تیرآهن باید استانداردهایی که باعث افزایش ارتفاع میشود، رعایت شود (در صورت عدم رعایت استانداردها تیر زیر بار حتما خراب میشود).
- به منظور یکپارچه سازی تیرآهن، جوشکاری سرتاسری باید صورت گیرد.
- خواص فولاد و مقاومت آن در اثر جوشکاری تغییر می‌کند.
- ضریب اطمینان و ایمنی این نوع تیرآهن نسبت به دیگر مقاطع کمتر است. اما به دلیل مزایای فرآوان این محصول فولادی هنوز از آن به طور متداول در ساختمان‌ها استفاده میکنند.
