تیرآهن ساده و زنبوری

تیر اهن زنبوری : 

لانه‌زنبوری که یکی از پرکاربردترین تیرآهن هاست با نام «تیرآهن شبکه» نیز شناخته می‌شود. این محصول، دارای حفره‌های توخالی است که شبیه لانه‌ی زنبور است، به همین دلیل به این نوع تیرآهن، لانه‌زنبوری گفته می‌شود.

مشخصات فنی تیرآهن های لانه زنبوری (CPE):

اتصال دو تیر آهن به یکدیگر به گونه ای است که حفره‌ های توخالی و به شکل پنج ضلعی در میانه آن ایجاد می ‌شود. این حفره‌ های توخالی مشابه با شکل لانه زنبور است. و به همین علت تیرآهن لانه زنبوری نامیده می‌ شوند. نحوه ساخت تیرآهن لانه زنبوری به این صورت است که در واقع با رعایت استاندارد های IPE ، پس از علامت گذاری و اندازه گیری‌ های دقیق، تیرآهن را به دو نیم تقسیم کرده و دو پروفیل برش خورده بر روی یکدیگر قرار می ‌گیرند. و سپس به یکدیگر جوش داده می‌ شوند. ایده ساخت این نوع تیرآهن توسط فردی به نام هورتن از شیکاگو و در سال 1910 ایجاد و مطرح شد. 

کاربرد تیر های لانه زنبوری:

در سال های اخیر استفاده از تیر های لانه زنبوری بسیار گسترش یافت و این تیرها توانستند جایگزین محصولات فولادی مشابه شوند در ایران تعداد کارخانه هایی که این تیر آهن را تولید می کنند روز به روز افزایش یافت به طوری که می توان گفت تقریبا در تمامی شهرهای کشور عزیزمان این نوع تیر آهن تولید می شود.

تیرآهن لانه زنبوری در سقف های تیرچه و بلوک که کاربرد بسیار گسترده ای را در ایران دارند در بتن مدفون می شوند دلیل اینکه این تیرها را در بتن مدفون می کنند این است که این بتن می تواند اثرات کمکی زیادی را بر روی تیر آهن داشته باشد همچنین این بتن می تواند بسیاری از عیوب تیر های لانه زنبوری را بر طرف کند از این عیوب می توان به کاهش مقاومت برشی، ایجاد خمش ثانویه، ناپایداری پیچشی جانبی، اثرات تغییر شکل های ثانویه، کمانش های موضع بال، کمانش موضعی جان اشاره کرد.

روش ساخت تیرآهن لانه زنبوری:

روش ساخت تیرآهن لانه زنبوری به این صورت است که ابتدا روی جان تیرآهن نورد شده به کمک شابلن خط انداخته می شود. طراحی خط برش به دو روش پانیر و لیتسکا می تواند انجام شود.

الگوی برش پانیر: در این الگوی برش ارتفاع نهایی با توجه به ارتفاع تیرآهن مشخص می شود بدین صورت که عرض تیر آهن به 4 قسمت تقسیم می شود شیب اضلاع مورب به گونه ای در نظر گرفته می شود که تانژانت زاویه ای که با خط افق می سازد برابر 2 باشد. به این ترتیب بعد از برش و جوشکاری ارتفاع تیرآهن لانه زنبوری تولید شده 1.5 برابر تیرآهن اولیه خواهد بود.

الگوی برش لیتسکا: 

الگوی برش لیتسکا: در این روش ارتفاع نهایی تیرآهن با توجه به لنگر خمشی مشخص می شود. لنگر خمشی مقدار نیرویی است که باعث می شود یک تیر خم شود و از حاصل ضرب نیرو در طول محاسبه می شود. پس از محاسبه لنگر خمشی برای یک تیر، مقدار فواصل افقی و عمودی برای شطرنجی کردن تیر محاسبه شده و ترسیم می شود.

پس از ترسیم الگوی برش به دو روش می توان تیرآهن را برش دارد.

برش گرم یا برنول:

در این روش خطوط برش ترسیم شده، سپس بدنه ی تیر آهن به منظور جلوگیری از تاب برداشتن با چند نقطه جوش بر روی سطح صاف ثابت می شود. برای برش از دستگاه برش برنول (حاصل از سوختن گاز استیلن و اکسیژن) استفاده شده و با دست انجام میگیرد. در ایران بیشتر از این روش استفاده می شود.

برش سرد یا کوپال:

برای برش به روش سرد از دستگاه های اتوماتیک با تیغه مخصوص استفاده میشود. در این حالت به دلیل سرد بودن فرآیند و دخالت نداشتن دست برش ها دقیقتر هستند.

چرا تیر را لانه زنبوری می‌کنند؟

مقاومت و افزایش دوام:

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی که می‌توان برای تیرآهن لانه زنبوری در نظر گرفت، سختی تیر است؛ بدون این که تغییری در وزن ماده ایجاد شود. مقاومت و افزایش دوام این نوع تیرآهن باعث می‌شود که در برابر عوامل مختلف و لرزش‌های متداول، طول عمر بالاتری داشته باشد و مدت زمان طولانی‌تری بتوان از این تیرآهن در سازه‌های مختلف استفاده کرد.

تطبیق‌پذیری:

این محصول، تطبیق‌پذیری عالی با سازه‌های مختلف دارد. از آنجایی که تیرآهن لانه زنبوری در اشکال مختلف ساخته می‌شود، قابلیت تطبیق‌پذیری عالی در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی، مانند پارکینگ‌های چندطبقه و یا حتی پل‌ها دارد. 

وزن سبک این محصول:

وزن سبک تیرآهن زنبوری، یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی است که باعث محبوبیت آن شده است. بسیاری از شرکت‌های ساختمانی به دنبال این هستند که از تیر کمتر استفاده کنند؛ بنا بر این، تیرآهن لانه زنبوری با ساختار خاص و همچنین کمترین میزان فلز استفاده‌شده در آن، علاوه بر این که سبک است، از مقاومت و پایداری بالایی نیز برخوردار است.

هزینه:

هزینه‌ی پایین استفاده از تیرآهن لانه زنبوری: استفاده از تیرآهن زنبوری برای بسیاری از سازه‌ها، هزینه‌ی کمتری نسبت به سایر تیرآهن‌ها دارد.

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 تیرآهن لانه زنبوری اشاره خواهیم کرد.

مزایای تیرآهن زنبوری:

• مقاومت خمشی و ارتفاع این نوع تیرآهن بیش‌تر است.
• در تیرآهن لانه زنبوری 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، بر خلاف تیرآهن هاش، 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 لانه زنبوری افزایش یافته در نتیجه سختی و مقاومت خمشی تیر بهبود می‌یابد.

معایب تیرآهن 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.

کاربرد تیر آهن لانه زنبوری:

هدف از ساخت تیر لانه زنبوری این است که با وزن کمتر و خیز نسبتا کم بتواند لنگر خمشی بیشتری را در مقایسه با تیر نورد شده تحمل کند. از تیرآهن لانه زنبوری در اغلب سازه های فولادی استفاده می شود. در مواردی که نیاز به وزن کم و مقاومت خمشی بالا باشد کاربرد این نوع تیر بسیار متداول است. اما همانطور که گفته شد این تیرها با محدودیت هایی نیز همراه هستند. در مبحث 10 مقررات ملی ساختمان اشاره شده است که تیر لانه زنبوری به دلیل ضعف شدید در ظرفیت برشی استفاده از آن در المان های اصلی باربر جانبی ساختمان در قاب های خمشی و همچنین در دهانه های مهاربندی شده با هر نوع مهاربندی همگرا یا واگرا و کلیه دهانه هایی که در مسیر انتقال نیروی زلزله به پایه ساختمان مشارکت دارند مجاز نیست.