تیرآهن لانه زنبوری چیست چه تفاوت هایی با تیرآهن های معمولی دارد؟چه کاربرد هایی دارد؟ همانطور که میدانیم با پیشرفت های ساخت و ساز مصرف انواع تیرآهن نیز افزایش یافته است و تیرآهن به یکی از مقاطع اصلی در سازه ها تبدیل شده است .یکی از انواع تیرآهن که در سازه ها استفاده میشود و مقاومت و کاربرد خوبی دارد تیرآهن لانه زنبوری می باشد .این تیرآهن برای اولین بار توسط شرکت آهن شیکاگو و به اختراع شخصی به نام آقای هورتون ساخته شد، تا بتوانند سطح مقطع تیر آهن را بدون افزایش وزن بالا ببرند .
تیرهای لانه زنبوری از سال های گذشته نیز در کشورهای اروپایی و آمریکا نیز به عنوان اعضای سازه استفاده می شدند. در جان این تیرآهن فضاهای تو خالی شبیه به لانه زنبور ایجاد می شود که علت نامگذاری این محصول همین موضوع می باشد .فلسفه ایجاد تیر لانه زنبوری این است که با افزایش ارتفاع آن بدون مصرف مصالح اضافی قدرت خمشی این مقطع افزایش پیدا کند .به این صورت علاوه بر افزایش مقطع و همچنین مقاومت و کارایی تیرآهن ،در هزینه ها نیز صرفه جویی می شود.
این تیرها به عنوان تیرهای فرعی سقف و تیر اصلی جهت حمل بارهای ثقلی در ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند. یکی دیگر از علل استفاده از تیرآهن لانه زنبوری نبود تنوع کافی در نیمرخ های تولید شده به روش نورد می باشد. در کشور ما کارخانجات مختلفی انواع تیرآهن را تولید می کنند که شما می توانید قیمت تیرآهن را در سایت آهن جم مشاهده کنید. همانطور که می دانید قیمت تیرآهن نیز متاثر از قیمت آهن و عوامل دیگری همچون میزان عرضه و تقاضا ،قیمت گذاری در بورس و همچنین تغییرات ارز می باشد .در ادامه این مقاله در مورد تیرآهن لانه زنبوری و روش ساخت و کاربرد های آن صحبت میکنیم.
Table of Contents
تیرآهن لانه زنبوری چیست؟
تیرآهن لانه زنبوری در زبان انگلیسی castellated beam یا Honeycomb beam نام دارد و به اختصار به آن تیر CPE گفته میشود. از مقاطع فولادی و به عبارتی یک نوع پروفیل میباشد .که در جان خود دارای حفره هایی است. این حفره ها درجان تیرآهن ایجاد می شوند تا ضمن ثابت بودن وزن مقطع آن افزایش یافته و به تبع کارایی و مقاومت این تیرآهن بیشتر شود.
برای تولید تیرآهن لانه زنبوری از همان تیرآهن های معمولی استفاده میشود و تولید این تیرآهن در کارخانه و توسط فرآیند نورد گرم نمی باشد. تیرآهن لانه زنبوری در کارگاه ها و توست افراد با تکنیک و جوشکار تولید می شود .برای تولید تیرآهن لانه زنبوری جان تیرآهن نورد شده به صورت زیگزاگ برش داده می شود.
سپس با انتقال یکی از نیمه های بریده شده به اندازه نیم برش قسمت های برجسته در مقابل یکدیگر قرار می گیرند و سپس به هم جوش داده میشوند.در تیرهای لانه زنبوری با حفظ وزن تیر ممان اینرسی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و صرفه جویی قابل توجهی در مصالح انجام می شود و دیگر نیازی به استفاده از پروفیل های نورد شده سنگین وجود ندارد. مثلاً اگر یک تیر نورد شده سایز ۱۸ را به تیرآهن لانه زنبوری تبدیل کنیم مقاومت آن در حد تیرآهن ۲۰ یا ۲۲ میشود.
همچنین مقطع تیر آهن اگر ۱۸ سانتی متر است به ۲۷ سانتی متر افزایش یافته و تقریباً نیم برابر بیشتر میشود در حالی که وزن ثابت است.
برای مشاهده وزن تیرآهن ها در تمامی سایز ها مقاله زیر را مطالعه کنید.
روش ساخت تیرآهن لانه زنبوری
برای تهیه تیرهای لانه زنبوری ابتدا نیاز به یک تیر آهن نورد شده داریم. سپس طرح برش با استفاده از یک شابلون بر جان تیرآهن ایجاد می شود که به این طرح که یک خط زیگزاگ میباشد خط منکسر میگویند.برای جلوگیری از تاب برداشتن تیرآهن آن را با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف روی یک شاسی مستقر می کنند.
سپس با استفاده از دستگاه برش برنول در امتداد خط منکسر اقدام به برش می کنند تا بدین ترتیب تیرآهن به دو قسمت بالا و پایین تقسیم شود. سپس یکی از قطعه ها را به اندازه یک دندانه جابجا می کنند تا دندانه ها و قسمت های برجسته مقابل هم قرار گیرند.
بعد قسمت هایی را که با یکدیگر در تماس هستند از دو طرف با جوش پر میکنند. استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک برای اتصال دو قسمت بریده شده پیشنهاد میشود، زیرا یک جوش خوب، بی عیب، سریع و مقرون به صرفه است. گاهی اوقات نیز برای تقویت تیرآهن بعضی از حفره ها را با ورق های تقویتی پر می کنند. لازم است که حداقل یک حفره در مجاورت تکیه گاه با ورق و به وسیله جوش کاملا پر شود.
برای بریدن جان تیرآهن از روش کوپال نیز استفاده میشود .در این روش با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که مجهز به گیوتین مخصوص است تیرآهن را به شکل سرد در امتداد خط شکسته قطع میکنند.
چرا تیرآهن لانه زنبوری تولید می شود؟
احتمالا تا اینجای مطلب دریافتید که علت تولید تیرآهن لانه زنبوری چیست. از مهمترین مزایای تیرآهن زنبوری افزایش دوام، تطبیق‌پذیری ،هزینه کم و همچنین وزن سبک آنها می باشد.با تبدیل تیرآهن معمولی به تیرآهن لانه زنبوری مقاومت و استحکام تیر تا حد زیادی افزایش پیدا میکند بدون اینکه تغییری در وزن ماده ایجاد شود. مقاومت و افزایش دوام این محصول باعث می شود که در برابر ضربه ها و لرزش های متداول طول عمر بالاتری داشته باشد .
این محصول در اشکال مختلف ساخته می شود و در پروژه های ساختمانی مانند پارکینگ های چند طبقه و یا حتی پلها، قابلیت تطبیق پذیری خوبی دارد. یکی از مهمترین ویژگی های تیرآهن لانه زنبوری که باعث محبوبیت زیاد آن شده و وزن سبک این محصول می باشد که به دنبال آن باعث می شود هزینه کمتری را به سازنده وارد کند.
مزایا استفاده از تیرآهن لانه زنبوری
تیرآهن لانه زنبوری هم مانند سایر مقاطع مزایا و معایبی دارد که در ادامه به آن میپردازیم.
- مدول مقطع و ممان اینرسی تیر افزایش پیداکرده به همین دلیل مقاومت خمشی تیر نیز بیشتر میشود و در نهایت از این عمل تیرآهنی تولید میشود که با ارتفاع بیشتر ،مقاومت بیشتر و همان وزن تیر اصلی میباشد.
- سبک بودن تیر صرفه اقتصادی به همراه دارد.
- حفره هایی که در جان تیرآهن ایجاد شده‌اند فضای مناسبی برای عبور لوله های تاسیسات و برق ایجاد می کنند.
معایب تیرآهن لانه‌زنبوری
- یکی از معایب تیرآهن لانه زنبوری کاهش خواص فولاد در قسمت های برش خورده در اثر جوشکاری میباشد.
- یکی از ایرادات اساسی که در تیرآهن لانه زنبوری وجود دارد حفره هایی است که در جان تیر آهن هستند و باعث کاهش مقاومت برشی تیر در محل اتصال پل به ستون یا اتصال تیرآهن تودلی به پل لانه زنبوری میشود. برای رفع این عیب و تامین مقاومت برشی از دست رفته ،حفره ها را با ورق پر میکنند.
- تیر لانه زنبوری در ساخت اسکلت فلزی می تواند به صورت پل فقط در یک دهانه به کار رود.
- استفاده از این تیر به عنوان تیر همبند در دهانه هایی که بادبندهای واگرا دارند مجاز نیست.
انواع تیرآهن لانه زنبوری از نظر روش ساخت
تیر لانه زنبوری حاصل از روش پانیر : یکی از روشهای تولید تیر لانه زنبوری روش پانیر می باشد.که در این روش ارتفاع تیر لانه زنبوری یک و نیم برابر تیرآهن معمولی افزایش پیدا میکند. شیوه برش پانیر از متداول ترین روش ها برای برش تیر لانه زنبوری میباشد.
تیرآهن لانه زنبوری حاصل از روش لیتسکا : در این روش می توان قطعات ورق مربع یا مستطیل شکل را روی دندانه ها جوش داد که باعث افزایش ظرفیت خمشی تیر خواهد شد. در این گونه تیرها باید نهایت دقت را در جوشکاری به عمل آورد. در صورتی که خط برش در تیرها به صورت مایل اجرا شود تیر حاصل تیر لانه زنبوری با ارتفاع متغیر خواهد بود.
تقویت تیرآهن لانه زنبوری
در تیرهای لانه زنبوری علاوه بر تنش های خمشی اصلی در محل حلقه ها، تنش های خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد می شود. که گاهی این تنش از تنش های خمشی اصلی بزرگتر هستند. این تنش ها از کارایی تیر می کاهند به همین دلیل باید برای مقابل آنها حلقه های کناری را با ورق پر کرد. به خصوص زمانی که این تیر ها به صورت یکسره استفاده میشوند. در محل تکیه گاه که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد است ،حتماً باید تقویت تیر و پر کردن حفره ها انجام شود.
برای تقویت تیرهای لانه زنبوری از ترکیب بتن و فولاد استفاده می شود. به این ترتیب داخل تیر فلزی در نقاطی که تنش های ثانویه قابل ملاحظه ای وجود دارد از بتن پر میشود و کشش حلقه های خالی را تغییر می‌دهد. که این امر سختی و مقاومت تیر را افزایش داده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
روش های برش تیرآهن
همانطور که گفتیم برای تولید تیرآهن لانه زنبوری لازم است که جان تیرآهن های معمولی برش داده شود. برش تیرآهن به چندین روش انجام میشود. اما دو روش آن معمول تر و پرکاربردتر است. روش های برش تیرآهن عبارتند از:
- روش گرم یا برنول
- روش سرد یا کوپال
- برش واترجت
- برش لیزری
- برش با سنگ فرز
- برش با اره آتشی
روش گرم یا برنول : برنول یکی از روش های برش تیرآهن است که به صورت گرم صورت می گیرد. در این روش از احتراق گاز استیلن و اکسیژن حرارت زیادی ایجاد شده که از نوک مشعل بیرون آمده و سبب ذوب محل برش می شود. انجام برش به روش گرم نسبت به روش سرد یا کوپال هزینه کمتری دارد.
روش برنول به مهارت بالایی نیاز دارد و برای انجام آن باید از افراد حرفه ای و متخصص استفاده شود. روش برنول یکی از متداول ترین روش های برش تیر آهن و سایر فلزات می باشد. از مهمترین مزایای روش برنول سرعت بالای برشکاری با حجم زیاد ،کاهش میزان ضایعات ،مکانیزه کردن عملیات برشکاری میباشد
مقاله از آهن جم_www.ahanjam.com
سوالات متداول
تیرآهن لانه زنبوری از همان تیرآهن های معمولی تولید میشود و در جان خود حفره هایی به شکل 6ضلعی دارد.
تیرآهن لانه زنبوری بدون آنکه وزن آن تغییر کند، مقاومت و استحکام بیشتری پیدا میکند و در عناصر سقفی،ستون و به طور کلی برای ساخت اسکلت فلزی مناسب است.
این تیرآهن از تیرآهن های معمولی با سایز های 14و16و18و20 تولید میشود وفقط ارتفاع جان این تیرآهن 1.5 برابر تیرآهن معمولی میباشد.
