همه چیز در مورد تیرآهن لانه زنبوری و کاربرد آن در سازه ها

1 ماه پیش13487بازدید0دیدگاه3.7امتیاز (60 رای)
همه چیز در مورد تیرآهن لانه زنبوری و کاربرد آن در سازه ها

تیرآهن لانه زنبوری کاربرد بسیار زیادی در سازه های کشور ایران دارد و این مساله بررسی رفتار این تیر را اجتناب ناپذیر می کند. برای اولین بار آقای هورتون از شرکت آهن شیکاگو ساخت تیرآهن لانه زنبوری را پیشنهاد کرد و بیان داشت که در صورت نیاز می توان مقدار اساس مقطع را بدون افزایش وزن بالا برد. تیرهای لانه زنبوری از سالیان گذشته در کشورهای اروپایی و ایالات متحده آمریکا به عنوان اعضای سازه ای مورد استفاده قرار گرفته اند. تولید این تیرها به سال 1940 میلادی بر می گردد. فلسفه ایجاد تیر لانه زنبوری این است که با افزایش ارتفاع تیرآهن، بدون مصرف مصالح اضافی قدرت خمشی مقطع (ممان اینرسی دورانی) افزایش پیدا کند. بنابراین استفاده از این مقاطع به عنوان تیر حائز اهمیت است.

با استفاده از تکنولوژی های برش به کمک پانچ یا شعله آتش (اکسیژن + متان) می توان تیرآهن نورد شده را به صورت زیگزاگ برش داد. سپس با انتقال یکی از نیمه های بریده شده به اندازه نیم برش روی نیمه دیگر دو نیمه تیر در محل تماس به هم جوش داده می شوند. با توجه به اینکه تیرهای لانه زنبوری با حفظ وزن تیر، ممان اینرسی آن به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد صرفه جویی قابل توجهی در مصالح انجام می شود و با استفاده از این تیرها نیازی به استفاده از پروفیل های نورد شده سنگین وجود ندارد.

نحوه تولید تیرهای لانه زنبوری

ساخت تیرهای لانه زنبوری به این ترتیب می باشد که ابتدا جان تیرآهن نورد شده به صورت زیگزاگ بریده شده و پس از یک جابجایی به طوری که قسمت های برآمده روی هم قرار بگیرند دوباره جوشکاری می شوند. برای اولین بار در سال 1910 آقای هورتن از شرکت پل و آهن شیکاگو پیشنهاد کرد که به این ترتیب تیرآهن را به دو قسمت تقسیم کنند تا بتوان از این طریق مدول مقطع را افزایش داد. در کتاب مقررات ملی ساختمان ایران مبحث دهم، ضمیمه الف، ابعاد و هندسه برش تیر لانه زنبوری آمده است.

تیر لانه زنبوری در مبحث 10

در مبحث 10 کتاب مقررات ملی ساختمان ایران در خصوص تیرآهن های لانه زنبوری و موارد کاربرد این محصول به طور مفصل بحث شده است بنابراین لازم است پیش از خرید و استفاده از این محصول در خصوص آن اطلاعات لازم را کسب نمایید. مطالعه این بخش از کتاب را به شما عزیزان توصیه می نماییم.

دانلود کتاب مقررات ملی ساختمان ایران مبحث دهم

هدف از ساخت تیرهای لانه زنبوری

هدف این است که تیر بتواند ممان خمشی بیشتری را با خیز (تغییر شکل) کم، همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه تحمل کند. برای مثال با مراجعه به جدول تیرآهن ارتفاع پروفیل IPE=18 را که 18 سانتی متر ارتفاع دارد، می توان تا 27 سانتی متر افزایش داد.

استعلام قیمت: برای اطلاع از قیمت تیرآهن ۱۸ روی لینک آن کلیک کنید.

چگونگی ساخت تیرهای لانه زنبوری

چگونگی ساخت تیرهای لانه زنبوری

محل های استفاده تیرهای لانه زنبوری

این تیرآهن دارای کاربردهای فراوانی در صنعت و ساخت و ساز می باشد و لازم است بسته به کاربرد موردنظر خود، خرید انجام نمایید. شما می توانید برای خرید تیرآهن لانه زنبوری مطابق با کاربرد موردنظر با کارشناسان مرکزآهن مشاوره نمایید.

  • تیرهای قاب های لنگرگیر و مهاربندی شده
  • تیرهای با مقاطع ظاهری یکنواخت یا متغیر در قاب های صفحه ای دارای تیرهای شیب دار
  • تیرهای شبکه های تک لایه فضاکار
  • تیرچه ها و تیرهای مختلط در بتن
  • تیرهای طولی یا عرضی عرشه پل ها
  • اعضا فشاری (ستون ها) و اعضا فشاری-خمشی (تیر-ستون ها)
  • تیرهای ماشین آلات ساختمانی

مزایای تیرهای لانه زنبوری

با توجه به مثال گفته شده در بالا با تبدیل تیرآهن معمولی به تیرآهن لانه زنبوری

1 – مدول مقطع و ممان اینرسی مقطع تیر افزایش می یابد

2 – مقاومت خمشی تیر نیز افزوده می گردد

3 – با کم شدن وزن مصالح و سبک بودن تیر، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود

4 – از فضاهای ایجاد شده در جان تیر می توان لوله های تاسیساتی و برق عبور داد.

در ساخت این محصول که منجر به افزایش ارتفاع تیر می شود، باید استاندارد کاملا رعایت گردد، در غیر این صورت خطر خراب شدن تیر زیر بار وارد شده حتمی است.

تیر لانه زنبوری با ارتفاع زیاد

تیر لانه زنبوری با ارتفاع زیاد اما ظرفیت خمشی یکسان یا تیر معمولی

معایب تیرهای لانه زنبوری

از جمله معایب استفاده از تیرآهن لانه زنبوری عبارتند از:

1 – پایین آمدن ظرفیت برشی تیر در محل تکیه گاه پل به ستون که برای جبران این نقیصه اقدام به پر کردن و جوشکاری دو یا سه حفره نزدیک تکیه گاه تیر می کنند و یا با قرار دادن ورق مستطیلی روی دو یا سه حفره نزدیک تکیه گاه و جوشکاری آن این ضعف را جبران می کنند. به دلیل این که اغلب برش حداکثر در تکیه گاه است و تیر لانه زنبوری در ناحیه نزدیک به تکیه گاه ها از نظر برش جوابگو نمی باشد لذا اقدام به تقویت جان تیر در آن نواحی می کنیم.

تقویت تیر لانه زنبوری در محل تکیه گاه

تقویت تیر لانه زنبوری در محل تکیه گاه برای جبران ضعف برش

2– نیاز به نیروی کارگر ماهر جهت ساخت تیر لانه زنبوری با رعایت استاندارد به طور کامل است زیر در صورت رعایت نکردن استاندارد، خراب شدن تیر زیر بار حتمی می باشد.

شما می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه مقاله ممنوعیت تیرآهن لانه زنبوری را مطالعه نمایید.

انواع تیرهای لانه زنبوری از نظر هندسه

از نظر هندسی و ابعاد خط برش (هندسه حفره ها) دو نوع تیر لانه زنبوری وجود دارد:

تیر لانه زنبوری حاصل از روش پانیر

تیر لانه زنبوری با روش پانیر

تیر لانه زنبوری تهیه شده با روش پانیر

در این روش ارتفاع تیر لانه زنبوری 1.5 برابر تیر I شکل معمولی می باشد.

شیوه برش پانیر از متداول ترین اشکال برای برش تیر لانه زنبوری می باشد.

تیر لانه زنبوری حاصل از روش لیتسکا

تیر لانه زنبوری با روش لیتسکا

تیر لانه زنبوری تهیه شده با روش لیتسکا

در هر دو روش می توان قطعات ورق مربع یا مستطیل شکل را در روی دندانه ها جوش داد که باعث افزایش ظرفیت خمش تیر خواهد شد. در این گونه تیرها باید نهایت دقت را در جوشکاری به عمل آورد.

افزایش ظرفیت تیر لانه زنبوری

افزایش ظرفیت تیر لانه زنبوری یا ورق روی دندانه ها

لازم به ذکر است در صورتی که خط برش در تیرها به صورت مایل اجرا شود تیر حاصل تیر لانه زنبوری با ارتفاع متغیر خواهد بود.

کاربرد تیرهای لانه زنبوری

همان طور که گفته شد تیر لانه زنبوری یکی از انواع مختلف و متداول تیرهای ساختمانی است که در کشور ما مورد استعمال فراوانی در اسکلت های فولادی داشته است. فلسفه ساخت تیر لانه زنبوری اصولا برای بالا گشتاور اینرسی و مدول مقطع تیر و در نتیجه بالا بردن ظرفیت تحمل گشتاور در مقایسه با تیر نورد شده اصلی می باشد. در زمان ها و مکان هایی که تیر اصلی موجود نبوده یا صرفه اقتصادی نداشته باشد استفاده از تیر لانه زنبوری مطرح می شود. مثلا از یک تیر نمره 16 با برش دادن و ساختن تیر لانه زنبوری و اعمال تقویت های لازم می توان جایگزینی برای تیر نمره 20-18 یا حتی نمره 22 به وجود آورد.

ساخت تیرهای لانه زنبوری موجب افزایش ارتفاع نیمرخ و در نتیجه افزایش حدود 50% ظرفیت خمشی و کاهش حدود 50% از خیز تیر می شود. از سوراخ های حاصله نیز می توان برای عبور تاسیسات ساختمانی استفاده کرد. همان طور که در شکل زیر مشاهده می شود استفاده از تیر لانه زنبوری باعث صرفه جویی در وزن تیرآهن به میزان 60% و در فضای مصرفی به میزان 30 میلی متر می شود.

بالا بردن مقاومت خمشی

صرفه جویی در وزن و فضای مصرفی با بالا بردن مقاومت خمشی

سوراخ جان در تیر لانه زنبوری

سوراخ های جان در تیرهای لانه زنبوری محل عبور تاسیسات

تیرها برای خمش طراحی می شوند، در خمش تنش در تار خنثی برابر صفر بوده و با پیشروی به سمت تارهای کناری تنش های فشاری یا کششی افزایش می یابند. در تطابق با این، در تیرهای لانه زنبوری مصالح در نزدیکی تارهای کناری متمرکز شده و در اطراف تار خنثی مصالح کمتری موجود می باشد. این امر باعث ضعیف شدن جان تیر می شود که در محل تکیه گاه ها و محل اعمال نیروی متمرکز نیاز به تقویت دارد.

هم اکنون از تیرهای لانه زنبوری در کشور ما به صورت گسترده ای به عنوان تیرهای فرعی سقف و نیز تیرهای اصلی که صرفا وظیفه حمل بارهای ثقلی را دارند استفاده می شود. همچنین به رغم عدم وجود اطلاعات کافی در زمینه قاب های برشگیر ساخته شده یا تیرهای لانه زنبوری تعداد قابل توجهی از قاب های خمشی با استفاده از این تیرها ساخته شده یا می شوند.

دلیل این استفاده گسترده، اقتصادی بودن تیرهای لانه زنبوری به ویژه در شرایط فعلی کشور است. این بدان معنی است که اضافه هزینه ساخت این گونه تیرها (هزینه برش، مونتاژ و جوشکاری) کمتر از ارزش فولاد صرفه جویی شده در اثر استفاده از تیرهای لانه زنبوری است.

تیر لانه زنبوری موجدار

استفاده از تیر لانه زنبوری موجدار جهت زیبایی

انواع برشکاری جان تیرآهن

  • برش با شعله دستی یا نیمه خودکار

این روش به راحتی در دسترس بوده و در هر کارگاهی می توان از این روش استفاده کرد اما این روش اعوجاج بیشتری نسبت به سایر روش ها ایجاد کرده و لبه گوه ها برای جوش به یکدیگر نیاز به آماده سازی خواهد داشت.

  • روش پانچ

روش پانچ به دو صورت انجام می شود. در روش اول دو غلطک با دوران بر روی هم جان تیر را به تدریج به صورت قیچی می برد و در روش دوم دو قالب در بالا و پایین در هر مرحله از پانچ به اندازه یک سوراخ از جان بریده می شود که در روش دوم اعوجاج لبه ها بسیار کمتر از روش اول می باشد.

تیرهای لانه زنبوری می توانند با سوراخ های گوناگون از جمله شش ضلعی و دایره ای بریده شده و مورد استفاده قرار گیرند.

تیرهای لانه زنبوری با سوراخ های شش ضلعی

برای ایجاد تیرها با جان باز به صورت شش ضلعی بدین ترتیب عمل می گردد که برش طولی در جان تیر اصلی به صورت خطوط شکسته زیگزاگ ایجاد گردیده و قسمت بریده شده فوقانی با یک پله انتقال روی قسمت بریده شده تحتانی حرکت کرده و 2 قسمت به یکدیگر جوش می شوند و ایجاد یک تیر لانه زنبوری با سوراخ های متوالی در جان خود را می دهد که ارتفاع تیر در آن به اندازه ارتفاع برش زیگزاگ افزایش می یابد. بدون آن که مصالح اضافی در آن به کار رود.

تیر لانه زنبوری با سوراخ شش ضلعی

نحوه ساخت تیر لانه زنبوری با سوراخ های شش ضلعی

مزایای تیرهای لانه زنبوری با سوراخ های شش ضلعی

  • افزایش ارتفاع تیر نسبت به ارتفاع تیر اصلی
  • افزایش ارتفاع تیر منجر به افزایش مقاومت خمشی و سختی خمشی تیر می شود
  • وجود سوراخ های متوالی در جان تیر به لحاظ معماری برای عبور لوله های تاسیسات و برق مفید است.
  • مزیت مهم این تیرها افزایش ظرفیت خمشی مقطع برای تحمل بار بدون آن که وزن تیر افزایش یابد، است که منجر به سازه ای اقتصادی تر می گردد.

تیرهای لانه زنبوری با سوراخ های دایره ای

برای ایجاد تیرهایی با سوراخ های دایره ای بدین صورت عمل می گردد که تیر فولادی ابتدا با الگوی برش نیم دایره ای در طول خط مرکزی آن بریده می شود و سپس دو نیمه از مقطع نورد شده با انتقال بر روی هم قرار گرفته و به یکدیگر جوش داده می شوند و ایجاد تیرهای لانه زنبوری با سوراخ های دایره ای می کنند.

تیر لانه زنبوری با سوراخ دایره

نحوه ساخت تیر لانه زنبوری با سوراخ های دایره ای

مزایای تیرهای لانه زنبوری با سوراخ های دایره ای

  • افزایش ارتفاع تیر تا 40% الی 60% تیر اصلی
  • افزایش مقاومت خمشی و سختی خمشی تیرها
  • وجود سوراخ های متوالی در جان تیر به لحاظ معماری برای عبور لوله های تاسیسات و برق مفید است
  • مزیت مهم این تیرها افزایش ظرفیت خمشی مقطع برای تحمل بار است، بدون آنکه وزن تیر افزایش یابد، حتی براساس الگوی برشی می توان گفت وزن این تیرها به صورت waste کاهش می یابد که نهایتا منجر به سازه ای اقتصادی می گردد.
مزیت سوراخ های دایره ای

مزیت سوراخ های دایره ای شکل جهت عبور تاسیسات

مزایای تیرهای لانه زنبوری با سوراخ های دایره ای نسبت به تیرهای لانه زنبوری با سوراخ های شش ضلعی

  • یکی از مزایای این تیرها نسبت به تیرهای لانه زنبوری با سوراخ های شش ضلعی این است که به دلیل سوراخ های دایره ای برای عبور تاسیسات و کانال ها مناسب ترند چون سطح مقطع سوراخ آن ها بزرگ تر و دایروی است.
  • به دلیل سوراخ های دایره ای نسبت به حالت شش ضلعی تمرکز تنش در آن ها کمتر است
  • تولید این تیرها به دلیل مشخصات هندسی آن ها دارای قابلیت انعطاف بیشتر و آسان تر در صنعت است.

جمع بندی

امروزه استفاده از تیرهای لانه زنبوری به دلیل کاربرد و مزایای فراوانی که دارند مورد توجه فعالان حوزه ساخت و ساز و صنعت قرار گرفته است ولی این تیرآهن ها در کنار مزایای فوق العاده زیاد دارای معایبی نیز می باشند که لازم است پیش از مصرف نسبت به آن اطلاعات لازم را داشته باشید. در این مقاله به بررسی تمامی نکات در خصوص این محصول ارزشمند پرداخته ایم.

سوالات و نظرات کاربرانشما کاربران عزیز میتوانید نظرات و سوالات خود را در این بخش ثبت کنید
بارگذاری مجدد