تیرآهن یکی از مقاطع فولادی اصلی و مورد استفاده در ساخت و ساز است. این محصول به سبب مقاومت و استحکام بالایی که دارد، توانسته نظر بسیاری از سازندگان را به خود جلب نماید. یکی از انواع تیرآهن موجود در بازار، تیرآهن لانه زنبوری است. این محصول برای اولین بار توسط یک شرکت در شیکاگو و به اختراع آقای هورتون ساخته شد. این محصول فولادی بدون افزایش وزن سازه، مقاومت آن را به شکل چشمگیری افزایش می دهد. در ادامه این مطلب از دکتر آهن، برند رسمی فولاد رامیار صنعت به بررسی نحوه ساخت تیر لانه زنبوری خواهیم پرداخت.
تیرآهن لانه زنبوری چیست؟
تیرآهن لانه زنبوری در زبان لاتین با نام castellated beam یا Honeycomb beam شناخته میشود. همچنین به اختصار به آن تیر CPE میگویند. همانطور که از نام این محصول فولادی مشخص است، در جان خود حفره هایی شبیه به لانه زنبور دارند. حفره های موجود در این سازه منجر به افزایش استحکام آن و ثابت بودن وزن نهایی تیر میشود.
دلایل ساخت تیر لانه زنبوری چیست؟
همانطور که گفتیم در جان این سازه حفره هایی وجود دارد که شکل و ویژگی آن را خاص کرده است. از سال های گذشته کشورهای اروپایی و آمریکایی از آن به عنوان عضوی از یک سازه استفاده میکردند.
اما دلایل ساخت تیر لانه زنبوری چیست؟ فلسفه و دلایل ساخت تیر لانه زنبوری این است که قدرت خمشی مقطع با افزایش ارتفاع و بدون استفاده از مصالح اضافی، بهبود یابد. همچنین استفاده از این مقطع فولادی، ضمن صرفه جویی در هزینه ها، مقاومت و کارایی تیرآهن را افزایش دادهایم.
عمده کاربرد تیرهای لانه زنبوری به عنوان تیر فرعی سقف و تیر اصلی حمل بارهای ثقلی میباشد. پیشنهاد می کنیم مطلب " هدف اصلی از ساخت تیر لانه زنبوری " را حتما مطالعه کنید تا اطلاعات بیشتری در این باره کسب کنید.
فرمول محاسبه وزن تیرآهن لانه زنبوری
به طور کلی روش های متنوعی برای محاسبه وزن تیرآهن لانه زنبوری وجود دارد. یکی از رایج ترین روش ها، استفاده از فرمول محاسبه وزن است. شما میتوانید با داشتن اطلاعاتی نظیر طول، عرض، ضخاخمت، چگالی و سطح، به سادگی وزن تیرآهن را محاسبه کنید.
وزن = (طول × عرض × ضخامت × چگالی) / سطح
طول تیر لانه زنبوری: بر حسب متر اندازهگیری شده و منظور طول کل تیرآهن است.
عرض: بر اساس متر اندازه گیری شده و عرض مقطع تیرآهن را نشان میدهد.
ضخامت تیراهن لانه زنبوری: بر حسب متر بوده و ضخامت دیواره های تیرآهن را نشان میدهد.
چگالی: بر اساس کیلوگرم بر متر مکعب مشخص شده و بیانگر چگالی ماده تشکیل دهنده تیرآهن است.
سطح: به متر مربع اندازه گیری شده و نشان دهنده مساحت سطح مقطع تیرآهن است.
جدول وزن تیرآهن لانه زنبوری
تیرآهن لانه زنبوری به سبب حفره هایی که در بدنه خود دارد، وزن کمتری نسبت به دیگر تیرآهنها خواهد داشت. به همین دلیل است که از آن برای افزایش استحکام سازه و کاهش وزن آن استفاده میکنند. در جدول زیر میتوانید لیست کامل وزن تیر آهن لانه زنبوری را مشاهده کنید:
| Cast IPE | hmm | H mm | s mm | t mm | Fa cm² | G kg/m (per ۱.۵h) | Ixa cm⁴ | Wxa cm³ | Fb cm² | IXb cm⁴ | wₓb cm³ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 120 | 80 | 120 | 3.8 | 5.2 | 9.16 | 0.718 | 206 | 34.3 | 6.12 | 189 | 31.6 |
| 150 | 100 | 150 | 4.1 | 5.7 | 12.4 | 1.21 | 437 | 58.2 | 8.25 | 403 | 53.7 |
| 180 | 120 | 180 | 4.4 | 6.3 | 15.8 | 1.86 | 809 | 89.9 | 10.6 | 746 | 82.8 |
| 210 | 140 | 210 | 4.7 | 6.9 | 19.7 | 2.7 | 1370 | 131 | 13.1 | 1270 | 121 |
| 240 | 160 | 240 | 5.0 | 7.4 | 24.1 | 3.78 | 2200 | 184 | 16.1 | 2030 | 169 |
| 270 | 180 | 270 | 5.3 | 8.0 | 28.7 | 5.06 | 3330 | 247 | 19.1 | 3070 | 228 |
| 300 | 200 | 300 | 5.6 | 8.5 | 34.1 | 6.7 | 4910 | 327 | 22.9 | 4540 | 302 |
| 330 | 220 | 220 | 5.9 | 9.2 | 39.9 | 8.63 | 6990 | 423 | 26.9 | 6460 | 330 |
| 360 | 240 | 360 | 6.2 | 9.8 | 46.5 | 11 | 9790 | 544 | 31.7 | 9070 | 504 |
| 405 | 270 | 405 | 6.6 | 10.2 | 54.8 | 14.6 | 14550 | 719 | 37.0 | 13470 | 665 |
| 450 | 300 | 450 | 7.1 | 10.7 | 64.5 | 19 | 21010 | 934 | 43.2 | 19410 | 863 |
| 495 | 330 | 495 | 7.5 | 11.5 | 75.0 | 24.3 | 29580 | 1200 | 50.2 | 27330 | 1100 |
| 540 | 360 | 540 | 8.0 | 12.7 | 87.1 | 30.8 | 40890 | 1510 | 58.3 | 37780 | 1400 |
| 600 | 400 | 600 | 8.6 | 13.5 | 102 | 39.7 | 58290 | 1940 | 67.3 | 53700 | 1790 |
| 675 | 450 | 675 | 9.4 | 14.6 | 120 | 52.2 | 85430 | 2530 | 77.7 | 78290 | 2320 |
| 750 | 500 | 750 | 10.2 | 16.0 | 142 | 68.2 | 122400 | 3260 | 90.5 | 111800 | 2980 |
| 825 | 550 | 825 | 11.1 | 17.2 | 165 | 86.6 | 171100 | 4150 | 103 | 155700 | 3770 |
| 900 | 600 | 900 | 12.0 | 19.0 | 192 | 110 | 235300 | 5230 | 120 | 213700 | 4750 |
روش ساخت تیرآهن لانه زنبوری
در طریقه ساخت تیرآهن لانه زنبوری از تیرآهن معمولی استفاده میکنند. روی این نوع تیر به کمک شابلون طرحی به صورت خط زیگزاگ که به آن خط منکسر میگویند، ایجاد میشود. با زدن تک خال جوش روی بخشهای مختلف تیرآهن از تاب برداشتن آن جلوگیری میکنند. در نتیجه تیر روی یک شاسی مستقر خواهد شد.
پس از آن به کمک دستگاه برش برنول، روی خط منکسر شروع به برش میکنند. به کمک این دستگاه تیر لانه زنبوری به دو قسمت تقسیم میشود. سپس یکی از قطعه های ایجاد شده را به اندازه یک دندانه جابجا میکنند. به این ترتیب دندانه ها و بخش های برجسته، مقابل یکدیگر قرار میگیرند.
پس از جابجایی لبهها، بخش هایی که با یکدیگر در تماس هستند را به کمک جوش پر میکنند. پیشنهاد می کنیم که برای اتصال این بخش ها از جوش قوسی نیمه اتوماتیک استفاده کنید. چرا که جوش قوسی، یک جوش بیعیب، سریع و مقرون به صرفه است.
برخی از تولید کنندگان تیر لانه زنبوری، برای تقویت بیشتر این محصول فولادی از ورق استفاده میکنند. از ورق ها به منظور پر کردن حفره های ایجاد شده روی جان تیرآهن، استفاده میشود. همانطور که گفتیم در طریقه ساخت تیرآهن لانه زنبوری، میتوان بدون افزایش وزن، مقاومت آن را افزایش داد. به عنوان مثال یک تیر معمولی در سایز 18 را با این فرآیند میتوان در حد مقاومت تیر 20 یا 22 رساند. همچنین با این کار سطح مقطع تیر آهن سایز 18 به 27 سانتی متر تبدیل میشود؛ در حالی که وزن آن ثابت است.
انواع تیر لانه زنبوری از نظر روش ساخت
تیرآهن لانه زنبوری با توجه به روش ساخت به دو دسته تقسیم بندی میشود که در ادامه آنها را معرفی خواهیم کرد:
تیر لانه زنبوری به روش پانیر
در بررسی نحوه ساخت تیر لانه زنبوری، میتوان به روش پانیر اشاره کرد. در این روش ارتفاع تیر حدود 1 و نیم برابر تیرآهن معمولی افزایش مییابد. این روش یکی از متداولترین روش ساخت تیرهای لانه زنبوری در دنیا میباشد.
تیرآهن لانه زنبوری به روش لیتسکا
در روش لیتسکا قطعات مربع یا مستطیل شکل روی دندانه ها جوش داده میشود. این کار منجر به افزایش ظرفیت خمشی سازه خواهد شد. در تولید تیرآهن به این روش، باید جوشکاری با نهایت دقت انجام شود
| ویژگی | روش پانیر | روش لیتسکا |
| پیچیدگی طراحی | سادهتر، مناسب پروژه های کوچک | پیچیدهتر، مناسب پروژه های بزرگ |
| دقت برش | متوسط | بالا |
| کاربرد | کارگاه های کوچک و متوسط | پروژه های مهندسی با محاسبات دقیق |
| زمان طراحی | سریعتر | طولانیتر |
نحوه تقویت تیرآهن لانه زنبوری چگونه است؟
با توجه به ساختار تیر لانه زنبوری، علاوه بر تنش خمشی اصلی در محل حلقه ها، تنش خمشی در محل برش ها نیز ایجاد میشود. در بسیاری از مواقع تنش خمشی در محل برش ها بزرگتر از تنش اصلی خواهد بود. همین مسئله منجر به کاهش کارآیی تیرآهن میشود. به منظور تقویت تیر لانه زنبوری و افزایش تنش خمشی اصلی، برخی از حفره ها را با ورق پر میکنند.
در بخش هایی از مقطع، نیروی برشی و لنگر خمشی زیاد است. این بخش ها را به کمک پر کردن حفره ها تقویت میکنند. همانطور که گفتیم تیرآهن های لانه زنبوری به دلیل حفره هایی که در جان آنها وجود دارد ممکن است در محل تکیهگاه در مقابل تنش های برشی ضعیف عمل کنند.از این رو برای جبران این عیب حفره ها با ورق های تقویتی به صورت کامل توسط جوش پر میشوند .نوعی از تیرآهن لانه زنبوری وجود دارد که برای بریدن قطعات بالا و پایین تیر از ورق واسطه استفاده میشود و ورق واسطه بین دندانه ها جوش داده میشود. تیرآهنی که به این روش ساخته میشود از تیرآهن بدون ورق واسطه بسیار مستحکم تر و قوی تر میباشد.
روش های برش تیرآهن لانه زنبوری
تیر لانه زنبوری به کمک برش هایی روی جان تیر آهن معمولی ساخته میشود. روش های برش به انواع مختلفی تقسیم میشوند که عبارت است از:
برش گرم یا برنول
برش گرم یا برنول به روشی گفته میشود که از احتراق گاز استیلن و اکسیژن، حرارت زیادی تولید میشود. این حرارت از نوک مشعل خارج شده و سبب ذوب محل مورد نظر میشود. این روش نسبت به روش سرد هزینه کمتری دارد. از مهمترین مزایای این روش میتوان به سرعت بالای برشکاری، کاهش ضایعات و مکانیزه کردن عملیات برشکاری اشاره کرد.
لازم به ذکر است که برش تیر لانه زنبوری به روش گرم یا برنول، معایبی نیز دارد. این روش نسبت به سایر روش ها ایمنی پایین تری دارد و منجر به سوختگی میشود. از معایب دیگر این روش میتوان به افزایش دمای فلز اشاره کرد. این اتفاق سبب تغییر خاصیت شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی محل برش میشود. در نتیجه استحکام و مقاومت آن کاهش پیدا خواهد کرد.
روش سرد یا کوپال
این روش نسبت به برنول کمتر استفاده میشود. در این روش بخشی از تیرآهن که باید برش بخورد، لبه گیوتین قرار میدهند. پس از آن با فشار شاسی، تیغه های گیوتین محل مورد نظر را برش میدهند.
از مزایای این روش می توان به عدم تولید براده اشاره کرد. اما در مقابل میتواند سبب دفرمه شدن تیرآهن شود. چرا که فشار زیادی را به تیر وارد میکند. از مزایای دیگر آن میتوان به سرعت بسیار بالا و تولید اشکال هم اندازه در کمترین زمان اشاره کرد.
روش های دیگر برش تیرآهن لانه زنبوری را میتوان موارد زیر دانست:
- برش واترجت
- برش لیزری
- برش با سنگ فرز
- برش با اره آتشی
مزایا و معایب استفاده از تیرآهن لانه زنبوری
تیرآهن لانهزنبوری به دلیل افزایش ارتفاع مؤثر تیر، ممان اینرسی و مقاومت خمشی بالاتری نسبت به وزن خود ایجاد میکند و از این نظر موجب صرفهجویی در مصرف مصالح و کاهش هزینههای اجرایی میشود. همچنین وجود حفرهها در جان تیر، امکان عبور آسان تأسیسات مکانیکی و برقی را فراهم کرده و آن را به گزینهای مناسب برای دهانههای بلند با خمش بالا تبدیل میکند. با این حال، ایجاد این حفرهها باعث کاهش مقاومت برشی تیر شده و اجرای آن نیازمند جوشکاری دقیق و کنترلشده است، چرا که جوش نامناسب میتواند تنشهای حرارتی ایجاد کند. علاوه بر این، در مناطق لرزهخیز استفاده از تیرآهن لانهزنبوری مستلزم در نظر گرفتن تمهیدات و تقویتهای اضافی برای حفظ ایمنی سازه است.
در پایان
در این مطلب در مورد نحوه ساخت تیرآهن لانه زنبوری صحبت کردیم. همانطور که گفتیم این مقطع فولادی به دلیل روش تولید و ویژگی های خاص خود، مقاومت و استحکام بالایی دارد. اما با این وجود در برخی از مواقع، ممنوعیت استفاده نیز وجود دارد. در مطلب " ممنوعیت استفاده از تیر لانه زنبوری " به صورت کامل به این موضوع پرداخته ایم. همچنین شما میتوانید برای خرید و اطلاع از قیمت تیرآهن با شماره 03155057 تماس بگیرید تا کارشناسان ما شما را راهنمایی کنند.
سوالات متداول
تیرآهن لانهزنبوری از چه نوع تیرآهنی ساخته میشود؟
تیرآهن لانهزنبوری معمولاً از تیرآهنهای IPE یا INP ساخته میشود. این تیرآهنها بهعنوان تیر مادر انتخاب شده و پس از برش زیگزاگی در جان و جوش مجدد، به تیر لانهزنبوری تبدیل میشوند.
آیا تیرآهن لانهزنبوری برای ساختمانهای سنگین مناسب است؟
خیر، به دلیل ایجاد حفره در جان تیر و کاهش مقاومت برشی، تیرآهن لانهزنبوری بیشتر برای سازههای سبک و نیمهسنگین مانند سولهها، سقفها و سازههای صنعتی سبک کاربرد دارد.
مزیت اصلی تیرآهن لانهزنبوری چیست؟
مهمترین مزیت آن افزایش مقاومت خمشی بدون افزایش وزن تیر است. علاوه بر این، وجود حفرهها امکان عبور آسان تأسیسات مکانیکی و برقی را فراهم میکند.
چگونه میتوان از کیفیت تیرآهن لانهزنبوری اطمینان حاصل کرد؟
برای اطمینان از کیفیت، باید به یکنواختی جوشها، دقت برشها، همراستایی قطعات و همچنین وجود گواهی کنترل کیفیت از کارخانه تولیدکننده توجه کرد.
چرا تیرآهن لانهزنبوری بهصرفهتر است؟
به دلیل ایجاد حفره در جان تیر، وزن کلی تیرآهن کاهش پیدا میکند. این موضوع باعث کاهش مصرف فولاد، سبکتر شدن سازه و صرفهجویی اقتصادی در هزینهها میشود، بدون اینکه کارایی سازه بهطور چشمگیر کاهش یابد.
