تیرآهن لانه زنبوری چیست و مشخصات آن

تیرآهن لانه زنبوری و کاربرد آن

تیرآهن لانه زنبوری در انگلیسی castellated beam نام دارد. این نوع تیرآهن در طول خود فضاهایی تو خالی دارد که این فضاها شبیه لانه زنبور می باشد. بنابراین علت این نام گذاری را می توان شکل این تیرآهن بعد از بریدن و جوش دادن دانست.

هدف از بریدن و دوباره جوش دادن تیرآهن این است که تیرآهن بتواند لنگر خمشی بزرگتری در برابر با تیر نورد شده اولیه تحمل کند. لنگر خمشی مقدار نیرویی است که باعث می شود یک تیر خم شود و از حاصل ضرب نیرو در طول به دست می آید. زمانی که بر روی تیرآهن این کار انجام می شود، ارتفاع تیرآهن افزایش پیدا می کند و در نتیجه ممان اینرسی مقطع اضافه می شود. درکل می توان گفت که با عمل بریدن و جوش دادن تیرآهن، ارتفاع تیر از 18 به 27 سانتی متر تغییر پیدا می کند.

تصویر شماره ۱ – تیرآهن لانه زنبوری

انواع تیرآهن لانه زنبوری از لحاظ هندسه

از لحاظ هندسه و خط برش، تیراهن لانه زنبوری به دو نوع تقسیم می شود که شامل موارد زیر است:

تیرآهن لانه زنبوری با روش پانیز

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.

تصویر شماره 2- الگوی برش پانیر

تیرآهن لانه زنبوری با روش 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.

تصویر شماره ۳ – الگوی لیتسکا

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.

پس از برش کاری، تیرآهن به اندازه یک دندانه جابجا شده به گونه ای که حفره ها مقابل هم و بخش های پر در مقابل یکدیگر قرار بگیرند و سوراخ هایی در طول تیرآهن ایجاد شود. سپس دو طرف تیرآهن به کمک جوشکاری به یکدیگر متصل می شود.

تیر ساخته شده با توجه به حفره هایی که دارد در محل اتصال در مقابل تنش های برشی ضعیف است. برای رفع این نقص حفره ها درمحل اتصال با ورق های تقویتی پر شده و جوش کامل داده می شود. در نوعی از تیرهای لانه زنبوری از ورق واسطه برای جوش دادن دندانه ها استفاده می شود که تیری به مراتب قویتر از تیرهای بدون ورق واسطه ساخته می شود.

در برخی از تیرها نیز یک ورق به ابعاد جان تیرآهن به طور کامل به آن جوش داده می شود که باعث افزایش مقاومت و همینطور وزن تیرآهن میشود.

بیشتر بخوانید: محاسبه تیرآهن مصرفی برای ساختمان یک طبقه

تیرآهن لانه زنبوری و مزیت های استفاده از آن

کمان خمشی بیشتر با کمترین تغییر شکل از جمله دلایل زنبوری کردن تیرآهن است. استفاده از تیرآهن لانه زنبوری فواید دیگری نیز دارد. با توجه به تغییر شکلی که در ساختمان تیرآهن لانه زنبوری به وجود آمده است وزن کمتری نسبت به تیرهای مشابه دارد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر است.

از فضاهای خالی تیرهای لانه زنبوری می توان برای عبور دادن تجهیزات و لوله های تاسیسات استفاده کرد.

تیرهای لانه زنبوری با مصالح کمتر دارای ارتفاع بیشتری هستند البته در موقع استفاده توجه به استانداردها کاملا ضروری ست در غیر این صورت این خطر وجود دارد که تیر زیر بار خراب شود.

به دلیل مقطع غیر فشرده در مقایسه با سایر مقاطع فشرده، تیرآهن لانه زنبوری مقاومت خمشی بیشتری دارد و سختی آن بیشتر است.

به دلیل وجود قسمت های توخالی وزن سازه کاهش قابل توجهی می یابد. همین کاهش وزن باعث می شود در زمان زلزله ساختمان ایمن تر باشد و عملکرد مناسب تری توام با انعطاف بیشتر از خود نشان دهد.

کمتر بودن وزن تیرهای لانه زنبوری باعث می شود وزن مرده ساختمان کمتر شود و در نتیجه فشار کمتری به سازه های اصلی ساختمان و ستون ها وارد شود.

تیرهای لانه زنبوری می توانند باعث کاهش ارتفاع سقف شوند. در مواقعی که طرح های معماری، محدودیت هایی را به طراحان سازه اعمال می کند، تیرهای لانه زنبوری بهتر از سایر مقاطع می تواند نقش انتقال بار را انجام دهد.

بررسی معایب تیرآهن لانه زنبوری

حد تحمل لنگر خمشی تیرآهن های لانه زنبوری بالاتر است و از آن در ستون ها، کف دیواره ها، تیغه های داخلی و. استفاده می شود اما از آن نمی توان به عنوان عضو باربر قاب های خمشی استفاده کرد. همچنین در دهانه های مهاربندی نیز قابل استفاده نیست.

ایجاد حفره در داخل تیرآهن لانه زنبوری باعث کاهش مقاومت برشی تیر در محل اتصال به ستون یا پل می شود بنابراین پوشاندن حفره ها در محل اتصال ضروری ست. برای این کار از ورق های فلزی استفاده می شود.

کاهش خواص و مقاومت فولاد در اثر جوشکاری از دیگر معایب این نوع تیرآهن است که در موقع طراحی و استفاده باید مورد توجه قرار گیرد. ضریب اطمینان و ایمنی تیرآهن های لانه زنبوری نسبت به سایر مقاطع فولادی نیز کمتر است.

به طور خلاصه مزایا و معایب تیرآهن لانه زنبوری را می توانید در جدول زیر مشاهده کنید

اهداف تولید 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.

نکته ای دیگرکه در موقع طراحی و کاربرد این تیرها باید به آن توجه داشت مقاومت برشی کم آن هاست به همین دلیل نباید در بخش هایی که تحت نیروی برشی زیاد قرار دارند استفاده شوند. در ساختمان ها تیرهای لانه زنبوری اغلب در قاب خمشی کاربرد دارند.

تصویر شماره 4 – کاربرد تیرآهن های لانه زنبوری

معرفی فرمول محاسبه وزن تیرآهن لانه زنبوری

در سالن ها و پل ها و سقف هایی که عرض سازه از 8 متر بالاتر است می بایست ارتفاع جان تیرآهن و پهنای آن افزایش یاید و همین مساله می تواند باعث افزایش وزن سازه شود. برای حل این مشکل حفره هایی در داخل جان تیرآهن ایجاد می شود که باعث سبک شدن تیرآهن می شود برای محاسبه وزن تیرآهن لانه زنبوری از فرمول زیر استفاده می شود.

طول تیر لانه زنبوری (متر) * وزن یک متر (بر حسب جدول اشتال) = وزن نهایی تیر لانه زنبوری

جدول اشتال تیر آهن لانه زنبوری

تولید کنندگان تیرآهن لانه زنبوری

از آنجا که تیر آهن لانه زنبوری از مقاطع بسیار پر مصرف در کشور می باشد شرکت های در سال های اخیر اقدام به تولید این نوع تیرآهن نموده اند که به نمونه هایی از آن در زیر اشاره می شود:

• کارخانه ذوب آهن اصفهان
• کارخانه فولاد فایکو
• کارخانه فولاد کوثر اهواز
• کارخانه فولاد یزد
• کارخانه فولاد آریا ذوب
• کارخانه آریان فولاد
• کارخانه فولاد کرمانشاه
• کارخانه فولاد ناب تبریز
• کارخانه فولاد شاهین بناب
• کارخانه فولاد خوزستان
• مشخصات  تیر لانه زنبوری

ابعاد تیرآهن شبکه یا لانه زنبوری

ابعاد تیرآهن شبکه با توجه به نیاز و محاسبات انجام شده در طراحی توسط مهندس سازه محاسبه می گردد. ارتفاع تیرآهن لانه زنبوری، 1.5 برابر تیرآهن معمولی است. در کارخانجات تولیدی تیرآهن لانه زنبوری، در ابعاد 14، 16، 18 تولید می شود.

ابعاد مختلف تیرهای لانه زنبوری با حروف زیر مشخص می شود.

• ارتفاع تیر با حرف  h
• عرض بال با حرف b
• ضخامت جان با حرف ts 
• ضخامت بال با حرف tg  
• سطح مقطع با حرف A
• وزن هر متر با حرف G

نحوه خرید تیرآهن لانه زنبوری

تیرآهن لانه زنبوری از لحاظ ساختاری، اندازه، شکل و برند تجاری انواع مختلفی دارد. تولید کنندگان ایرانی تیرآهن زنبوری را در سایز های 12 تا 30 تولید کرده و سایز های بالاتر در تیرآهن های وارداتی مانند تیرآهن ترک دیده می شود. داشتن اطلاعات کافی و شناخت در هنگام خرید تیرآهن لانه زنبوری موجب می شود تا با توجه به نیاز پروژه خود بتوانید نوع و اندازه مناسب آن را انتخاب کنید و نهایتاً در هزینه های مصرفی خودکاهش چشم گیری را ایجاد کنید. شما می توانید برای گرفتن مشاوره خرید تیرآهن با کارشناسان ما با شماره 03134155 تماس حاصل نمایید.

کلام نهایی

اگر مقاومت و استحکام سازه برای شما اهمیت دارد، بنابراین بهتر است تیرآهن لانه زنبوری را انتخاب کنید البته این را هم در نظر داشته باشید که استفاده از این محصول در برخی موارد مجاز نیست که به این موارد در طول مقاله اشاره شد. تیرآهن لانه زنبوری مزایایی دارد که موجب شده یکی از تیرآهن های پر کاربرد در پروژه های بلند و عمرانی باشد. استفاده از تیرآهن لانه زنبوری ضوابط خاصی ندارد ولی بهتر است هنگام استفاده استاندارد های لازم را در نظر بگیرید در غیر اینصورت با شکست مواجهه می شوید.