مرکزآهن

خط ویژه 35155-031

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

استفاده از تیر لانه زنبوری در ساختمان سازی

ساخت سازه های فولادی از سال ها پیش در ایران شروع گردیده و در طی سالیان متمادی دچار تغییرات فراوانی در نحوه محاسبه و اجرا شده است. از جمله مهمترین این تغییرات در سال های اخیر استفاده روز افزون از تیرآهن لانه زنبوری شده به عنوان تیرهای فرعی سقف و نیز تیرهای اصلی که صرفا وظیفه حمل بارهای ثقلی را دارند، می باشد. همچنین به رغم عدم وجود اطلاعات کافی در زمینه قاب های برشگیر ساخته شده با تیرهای لانه زنبوری، تعداد قابل توجهی از قاب های خمشی با استفاده از این تیرها ساخته شده و می شوند. از جمله مهمترین علل استفاده از تیرآهن لانه زنبوری عدم وجود تنوع کافی در نیمرخهای نورد شده و نیز اقتصادی بودن این تیرها می باشد، به صورتی که هزینه ساخت این تیرها شامل هزینه برش، مونتاژ و جوشکاری از ارزش فولاد مصرفی کمتر می باشد.

کاربرد تیر لانه زنبوری

این تیرآهن به علت طرز اجرای خاص سقف های تیرچه و بلوک که کاربرد فراوانی در ایران دارد، در بتن مدفون می گردد. این بتن می تواند اثرات کمکی زیادی روی تیرآهن داشته باشد و بسیاری از عیوب ایجاد شده در تیرهای لانه زنبوری بدون پوشش بتنی از قبیل کاهش مقاومت برشی، ایجاد خمش ثانویه، ناپایداری پیچشی جانبی ( که یکی از صورت های اصلی کمانش تیرهای بدون پوشش می باشد)، اثرات تغییر شکل های ثانویه در تیرآهن لانه زنبوری، کمانش های موضع بال و نیز کمانش های موضعی جان را تا حد زیادی برطرف نماید.

تیر لانه زنبوری

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. بنابراین این بتن تنها نقش پوششی را داشته و از اثرات متقابل بتن و فولاد بر یکدیگر (عمل مرکب) صرف نظر می گردید.

حتما بخوانید :  آیا پشم شیشه سرطان زاست ؟

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.

تیرآهن لانه زنبوری

تاثیر بتن بر تغییر شکل های برشی

تغییر شکل های ایجاد شده در تیرآهن لانه زنبوری بدون پوشش بتنی از ترکیب تغییر شکل های برشی و خمشی در محل سوراخ محاسبه می گردد. اما میزان تغییر شکل های برشی در هنگام مدفون شدن کاملا تغییر می کند. متاسفانه به دلیل تحقیقات بسیار محدود در مورد اثرات بتن محصور کننده بر روی تیرهای لانه زنبوری، اکثر طراحان یا عملکرد توام بتن و تیر لانه زنبوری را نادیده گرفته و به طراحی این تیرها بدون پوشش بتنی می پردازند، و یا بدون داشتن هیچگونه توجیه علمی درصدی به مقاومت تیر بدون پوشش می افزایند.

نتایج تحقیقات انجام گرفته بر روی رفتار ارتجاعی و غیر ارتجاعی تیرهای لانه زنبوری مدفون در بتن که با ساخت نمونه های دو سر ساده این تیرها همراه بوده است نشان می دهد که طراحی این تیرها به صورت بدون پوشش بتنی منجر به طراحی های دست بالا می گردد، به طوری که در بعضی از موارد ظرفیت باربری محاسبه شده به کمک این روش ها در حدود نصف مقدار محاسبه شده از طریق روش های عملکرد توام می باشد.

حتما بخوانید :  معرفی بهترین ورق گالوانیزه ایران

قیمت تیرآهن

تیرهای 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 می گیرد، 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 می گردد.

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. ایده اصلی ساخت تیرهای لانه زنبوری اولین بار در سال ۱۹۱۰ توسط هورتون در شرکت پل و آهن شیکاگو پیشنهاد گردید.

مقاومت تیر لانه زنبوری

با این وجود به رغم استفاده فراوان از این تیرها پس از ابداع آن ها اولین تحقیقات بر روی این تیرها در سال ۱۹۴۳ انجام پذیرفت. این تحقیقات شامل آزمایشاتی بر روی اجزاء اره ای شکل تیرهای لانه زنبوری بود. پس از آن آزمایشات منعددی جهت بررسی تنش و تغییر مکان در تیرهای لانه زنبوری صورت پذیرفت.

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 لانه زنبوری 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.

حتما بخوانید :  پشم سنگ و اهمیت آن در جلوگیری از آلودگی صوتی

ابعاد تیر لانه زنبوری

هندسه و ابعاد تیرهای 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 لانه زنبوری 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 تجاوز ننماید.

در مقررات ملی ساختمان ایران که به طرح و اجرای ساختمان های فلزی مربوط است، هندسه نشان داده شده در شکل 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.

این مقاله چقدر برای شما مفید بود ؟

روی یک ستاره کلیک کنید تا امتیاز دهید!

میانگین / ۵٫ تعداد رای:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Call Now Button