برای اینکه بدانیم چرا آئین نامه های جدید فولاد استفاده از تیر لانه زنبوری را تنها در برخی موارد مجاز دانسته‌اند، بهتر است ابتدا نحوه تولید و علل ساخت این مقطع فولادی را بررسی نماییم و پس از آن به بررسی عملکرد تیرآهن لانه زنبوری در بخش‌های مختلف سازه بپردازیم.
دلیل ممنوعیت تیر لانه زنبوری در جایی کاملا روشن می‌شود که بدانیم در قاب‌های خمشی و تیرهای موجود در دهانه‌های مهاربندی شده نیروهای ناشی از زلزله بسیار قوی عمل می‌کنند که تیر لانه زنبوری ممکن است قادر به تحمل این نیروها نباشد. در هر صورت با شناخت تیرآهن لانه زنبوری بهتر می‌توان موارد ممنوعیت استفاده از تیرآهن لانه زنبوری را بررسی و درک نمود.
آشنایی با تیرآهن لانه زنبوری
در مورد تیرآهن لانه زنبوری باید گفت این شکل پروفیل که به (Cast IPE) CPE و همچنین به اختصار به CNP معروف است، تیرآهن شبکه‌ای نیز نامیده می‌شود. این نوع تیرآهن بسته به شکل سطح مقطع، می‌تواند با استفاده از انواع تیرآهن‌های معمولی I شکل با یال یکسان IPE، تیرآهن I شکل روسی با یال باریک شونده INP و تیرآهن هاش (H) یا بال پهن IPB، به صورت بریدن و دوباره جوش دادن ساخته شود. لازم است طی این فرایند تمام جوانب کار کاملاً به طور اصولی رعایت شود تا باعث ممنوعیت تیر لانه زنبوری نگردد.
علت نام‌گذاری تیرآهن لانه زنبوری به این جهت است که در قسمت جان آن اشکال ذوزنقه‌ای و یا نیم‌دایره‌ای به شکل لانه‌ی زنبور برش داده شده و سپس به شکل دیگری به یکدیگر جوش داده می‌شوند که تیرآهن به حالت شبکه‌ای با حفرهای توخالی درمی‌آید.
در سازه‌های فولادی و ساختمان‌سازی، تیرآهن از اساسی‌ترین و اصلی‌ترین عناصر تحمل کننده نیرو است که در انواع و اقسام مختلفی تولید شده و در سایزهای کوناگون به بازار عرضه می‌شود که یکی از انواع این تیرآهن‌ها، تیرآهن لانه زنبوری است.
در حال حاضر تیرآهن‌های لانه زنبوری در کارخانه‌های فولادسازی متعددی با سایزهای ۱۴، ۱۶، ۱۸، ۲۰، ۲۲ و ۲۴ تولید شده و به بازار عرضه می‌شوند. ضخامت تیرآهن‌های لانه زنبوری در اندازه‌های ۲، ۲.۵ و ۳ میلی‌متر بوده و عرض آنها هم ۱ و ۱.۵ متر می‌باشند. وزن این تیرآهن‌ها با توجه به ضخامتی که دارند، متفاوت است.
علل ساخت تیرآهن لانه زنبوری
یکی از علت‌های بریدن و جوش دادن دو قطعه از یک تیرآهن به طریقه‌ای که اشاره شد و ساخت تیرآهن لانه زنبوری، این است که این نوع تیرآهن وزن ثابتی مساوی با یک شاخه تیرآهن دارد. در صورتی که اگر این تیرآهن دارای حفره نبود به دلیل پهنای زیادش، وزن زیادی پیدا می‌کرد.
به همین دلیل با ایجاد چند حفره، از وزن آن تا میزان زیادی کاسته می‌شود. و دیگر اینکه وزن کم آن نسبت به استفاده از تیرآهن‌های دیگر از لحاظ اقتصادی خیلی مقرون به صرفه هست. پس می‌توان گفت یکی از اهداف اصلی از ساخت تیرآهن لانه زنبوری، کاهش وزن تیرآهن و در نتیجه کاهش وزن سازه فولادی نهایی است.
البته باید در نظر داشت که در ساخت این تیرها نیز مانند دیگر سازه‌های فولادی باید استانداردهای تولید رعایت شده و طبق اصول و قواعدی ساخته شوند که از استحکام لازم برای کاربرد درسازه های صنعتی و ساختمانی برخوردار باشند. همچنین با استفاده از این روش، تحمل گشتاور خمشی تیرآهن لانه زنبوری در مقایسه با تیرآهن معمولی، برای استفاده در سازه و بارگذاری، به مقدار زیادی بالا می‌رود.
از طرفی، یکی دیگر از مواردی که باعث می‌شود در ساخت و سازها از تیرآهن لانه زنبوری استفاده شود، وجود سوراخ و حفره‌های متعدد در جان این نوع تیرآهن است. به طوری که با استفاده از این نوع تیرآهن، می‌توان کابل‌های برق و لوله‌های تاسیساتی را از درون این سوراخ ها عبور داد.
بنابراین با بکارگیری تیرآهن لانه زنبوری دیگر نیازی به استفاده از سقف‌های کاذب برای پوشش دادن لوله‌ها و یا سیم‌کشی‌ها نمی‌باشد. به این ترتیب ارتفاع سقف‌ها کاهش می‌یابد و طبیعتا باعث می‌شود از هزینه‌های نهایی نیز کاسته شود.
روش‌های ساخت تیرآهن لانه زنبوری
به چند روش تیرآهن لانه زنبوری CPE ساخته می‌شود.:
- روش کارخانه‌ای
- روش جوشکاری دستی
1. روش کارخانه‌ای
روش کارخانه‌ای به دو نوع مختلف است.، روش گرم و روش سرد که در هر دو مورد رعایت استاندارد بسیار مهم است. در روش گرم ابتدا جان تیرآهن نورد شده را با استفاده از شابلن به شکل نیم دایره یا خط ممتد نصف ذوزنقه‌اي، خط‌کشی می‌كنند. رسم این اشکال بر روی جان تیرآهن به روش‌های گوناگون انجام می‌شود و هرکدام از روش‌ها دارای فرمول‌های خاصی هستند و از استاندارد مربوطه پیروی می‌کنند.
سپس برای جلوگیری از تاب برداشتن تیرآهن لانه زنبوری را روی یک شاسی افقی با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف محكم می‌چسبانند. پس از آن با استفاده از دستگاه برش برنول یا همان شعله گاز استیلن طول جان را در امتداد خط منکسر به صورت ذوب کردن برش می‌دهند.
در روش سرد، از گیوتین که بر روی دستگاه قطع‌کن سنگینی نصب شده است استفاده می‌شود. گیوتین مخصوص، تیرآهن را در امتداد خطوط منکسر و شکسته برش می‌‌زند. به این ترتیب جان تیرآهن فولادی به دو قسمت بالا و پایین تقسیم می‌شود که هردو قسمت حالت دندانه‌دار دارند. حال قسمت بالا را به اندازه یک دندانه پس و پیش می‌کنند. تا دندانه‌های قسمت بالای برش خورده و قسمت پایین، به دقت مقابل هم قرار گیرند و سپس دندانه‌های بالا و پایین تیرآهن را بهم می‌چسبانند و از دو طرف با جوش پر می‌کنند. در این مرحله، نحوه قرارگیری دندانه‌های بالا و پایین و چگونگی جوشکاری آنها بسیار مهم است، چرا که در استحکام تیرآهن لانه زنبوری تولید شده کاملا مؤثر است.
اتصال دو قسمت بریده شده، برای اینکه اتصال با جوش بی‌‌عیب، سریع، خوب و مقرون به صرفه باشد، بهتر است از جوش قوسی نیمه اتوماتیک استفاده شود. در روش کارخانه‌ای، تیرآهن لانه زنبوری به صورت انبوه در انواع کوناگون و سایزهای متفاوت تولید می‌شود. به این ترتیب تیرآهن حاصل، پروفیلی است که در جان، شش ضلعی‌ها یا دایره‌های توخالی دارد که ارتفاع آن دو برابر تیرآهن قبلی است، ولی وزن آن ثابت بوده و تغییر چندانی نکرده است.
2. جوشکاری دستی
روش جوشکاری دستی از این قرار است که بنا به نقشه ساختمان تیرآهن در نوع و سایز و تعداد مورد نیاز تهیه می‌شود و توسط جوشکاران ماهر با شابلون و نقشه، طبق فرمول محاسبه شده، به صورت طولی برش داده شده و سپس دو تکه بدست آمده طبق روشی که قبلا اشاره شد، به هم جوش داده می‌شوند.
اگر در طی این برش‌ها، اندازه‌ها به طور دقیق رعایت نشود و جوشکاریها از استقامت کافی برخوردار نباشد، احتمال ممنوعیت تیر لانه زنبوری بالا خواهد بود. در این رابطه با مراحعه به سایت آهن اسپات میتوانید اطلاعات بیشتری در زمینه مشخصات کلی تیرآهن لانه زنبوری کسب نمایید.
معایب و دلایل ممنوعیت استفاده از تیرآهن لانه زنبوری
از جمله عیوبی که می‌تواند به موارد ممنوعیت تیر لانه زنبوری مرتبط باشد، حالت شبکه‌ای بودن و وجود همین شش ضلعی‌ها و حفره‌های توخالی در جان تیرآهن است. کارشناسانی که مخالف استفاده از تیرآهن شبکه‌ای هستند، معتقدند که قسمت‌های خالی در جان این نوع تیرآهن باعث می‌شود که تیر نتواند بار وارد شده از سازه را به خوبی تحمل کند.
دومین مطلب این است که به نظر می‌رسد تیرآهن‌های لانه زنبوری در مقایسه با انواع دیگر تیرآهن‌ها از ضریب امنیت کمتری برخوردار باشند. احتمالی که ممکن است وجود داشته باشد این است که شاید هنگام اتصال این نوع تیرآهن‌ها به هم، مشکلاتی به وجود آید و سازه دچار مشکل انتقال بار، بر روی تیرآهن‌ها شود.
ایراد دیگری که ممکن است برای بکار بردن تیرآهن لانه زنبوری در سازه‌ها گرفته شود، وجود برش در جان تیرآهن است که در این مورد با تیرآهن‌های یکپارچه متمایز می‌شود. شاید این مورد مشکلاتی را در بر داشته باشد به طوری که امکان دارد تنش‌های خمشی و پیچشی در محل تکیه‌گاه‌های لبه‌های جوش جان ایجاد شود.
بنابراین در صورت استفاده از تیرآهن‌های لانه زنبوری برای جلوگیری از این مشکل باید بر نحوه جوشکاری و اتصال دو تکه بالا و پایین این نوع تیرآهن‌ها به طور دقیق و کامل نظارت شود.
مورد دیگر این است که اگر بدون کارشناسی، تیرآهن لانه زنبوری در سازه‌ای استفاده شود و در محکم‌کاری و پوشش کامل قسمت‌های توخالی تیر با ورق‌های فولادی و بتن، سهل‌انگاری صورت گیرد. احتمال دارد بخش‌های توخالیِ جان تیرآهن دچار خمیدگی و لهیدگی شود.
بر اساس موارد یاد شده، استفاده از تیرآهن لانه زنبوری در قاب‌های خمشی، طبق آیین‌نامه‌های فولادی جدید ممنوع شده است و فقط در قاب‌های مفصلی صرفا در دهانه‌های غیر مهاربند شده می‌توان از آن استفاده کرد.
یکی از مثال‌هایی که برای این منظور به آن می‌توان اشاره کرد هنگام وقوع زلزله است، بدین صورت که نیروهای پیش‌بینی نشده‌ی بخصوصی در قاب‌های خمشی و تیرهای موجود در دهانه‌های مهاربندی شده، ناشی از لرزش زمین‌لرزه بوجود می‌آیند که تیرهای لانه زنبوری ممکن است قادر به تحمل این نیروها نباشند.
تحقیقات انجام گرفته در مورد رفتار تیرهای لانه زنبوری نشان داده است که استفاده از این تیرها در دهانه‌هایی که نیروی زلزله بر آنها اثر می‌گذارد چندان مطلوب به نظر نمی‌رسد.
در این رابطه جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره کاربرد تیرآهن لانه زنبوری و محاسبه وزن آن میتوانید به مقاله مربوطه در وبلاگ آهن اسپات مراجعه نمایید.
نحوه تقویت تیرآهن لانه زنبوری
البته به جز ممنوعیت تیرآهن لانه زنبوری در قاب‌های خمشی طبق آیین‌نامه‌های جدید فولادی، می‌توان کیفیت و استحکام تیرآهن لانه زنبوری را با استفاده از تمهیداتی تقویت کرد و مشکلات آن را برطرف نمود. در اینجا به دو روش کارآمد برای این منظور اشاره می‌کنیم:
1. استفاده از ورق
تیرآهن‌های لانه زنبوری ساخته شده، احتمال دارد در قسمت تکیه‌گاهِ حفره‌های خالی، در مقابل تنش‌های برشی ضعیف باشند. با توجه به منحنی نیروی برشی، حفره‌ها را با ورق‌های تقویتی به صورت کامل توسط جوش پر می‌کنند، تا با این روش اگر نقصی هم باشد جبران شود.
در بعضی از تیرآهن‌های لانه زنبوری به هنگام ساخت، برای جدا کردن قطعه بالا و پایین آنها، از ورق واسطه استفاده می‌شود. ورق واسطه بین دندانه‌ها به وسیله جوشکاری محکم می‌شود.
تیرآهنی که به این روش ساخته می‌شود، از تیرآهن لانه زنبوری بدون ورق واسطه، بسیار مستحکم‌تر و قوی‌تر خواهد بود. به این ترتیب می‌توان با نصب ورق‌های میانی بین دو قطعه بریده شده، مدول مقطع ممان و اینرسی را افزایش داد. البته با این روش کمی به وزن تیرآهن شبکه‌ای افزوده می‌شود.
2. استفاده از بتن و فولاد
در تیرآهن‌های لانه زنبوری علاوه بر تنش‌های خمشی اصلی در قسمت حفره‌ها، تنش‌های خمشی دیگری نیز به دلیل برش در مقطع ایجاد می‌شوند. این تنش‌ها ممکن است از تنش‌های خمشی اصلی بزرگ‌تر هم باشند، که نیاز است تیرآهن در این محل‌ها تقویت شود.
برای جلوگیری از افت کارایی تیرآهن و برای مقابله حداکثری با تنش‌های ثانویه، باید حفره‌های کناری را با ترکیبی از بتن و ورق فولادی پر کرد. خصوصاً هنگامی که از این نوع تیرها به صورت یکسره استفاده می شود. همچنین در محل تکیه‌گاه‌هایی که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی در آنها زیاد است، باید به این روش عمل کرد.
این عمل کشش حلقه‌های خالی را تغییر می‌دهد و باعث می‌شود سختی و مقاومت تیرآهن افزایش یابد و از لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه‌تر است.
دلایل استفاده از تیر لانه زنبوری
با وجود عیوبی که برای استفاده از تیرآهن‌های لانه زنبوری برشمردیم، هنوز هم این مقاطع قولادی با استقبال زیادی روبرو هستند و در سازه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. دلیل عمده آن مزایای زیادی است که این نوع تیرآهن علی رغم وجود معایب، در مقایسه با مقاطع فولادی دیگر دارد.
می‌توان گفت به طور کلی اگر این محصول با نظارت دقیق و با رعایت کامل استاندارد تولید شود، به عنوان المانی بلند، مستقیم و منشوری در معماری و مهندسی سازه، برای نگهداری بارهای مختلف وارد شده به آن و در حقیقت افزایش استحکام ساختمان بسیار کارآیی دارد و زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
حتی به عنوان تیرهای اصلی و فرعی برای حمل بارهای ثقلی و گاهی به صورت تیرهای اصلی در قاب‌های خمشی مقاوم در مقابل بارهای جانبی با رعایت همه جوانب، می‌تواند استفاده شود.
از مهم‌ترین کاربردهای تیرآهن زنبوری در ایران می‌توان به عناصر سقفی، طاق قوسی و سازه‌های فضایی اشاره کرد. امروزه این تیرها علاوه بر سازه ساختمان‌ها، در ساخت پلها و کشتی‌ها هم به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استفاده از این تیرها در برخی از پروژه‌ها مانند ساخت و ساز دهانه‌هایی با طول زیاد مثل سوله‌ها و نمایشگاه‌ها، استادیوم‌های ورزشی و پارکینگ‌ها نیز از لحاظ اقتصادی به صرفه است.
در مورد تهیه این مقطع فولادی باید گفت که شرکت‌های زیادی در زمینه فروش تیرآهن لانه زنبوری فعالیت می‌کنند. شرکت آهن اسپات به عنوان یکی از شرکت‌های معتبر فروش تیرآهن لانه زنبوری با داشتن کارشناسان فروش با تجربه و با استعلام روزانه و آنلاین از کارخانه‌های تولیدی فولاد کشور، اطلاعات زیادی از جمله قیمت روز تیر آهن زنبوری را در سایت خود قرار داده است.
مزایای تیر لانه زنبوری
با استفاده از توضیحاتی که داده شده‌است، به طور خلاصه می‌توان از مهم‌ترین مزایای تیرآهن لانه زنبوری موارد زیر را نام برد:
- مقاومت خمشی بالایی دارد
- تحمل فشار بار بالایی دارد
- به دلیل سبک بودن، کاملاً مقرون به صرفه و اقتصادی است
- لوله‌های تاسیساتی و کابل‌های برق و مواردی از این قبیل را می‌توان از بین حفره‌های تو خالی آن عبور داد
- در صنایع مختلف، مانند پل‌سازی، حمل و نقل و عمران قابل استفاده است
معایب تیر لانه زنبوری
از معایب تیرآهن زنبوری هم (اگر ضوابط و قوانین استاندارد در آن رعایت نشود) به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:
- خواص فولاد و مقاومت آن در اثرعملیات جوشکاری کاهش می‌یابد
- به نسبت مقاطع فولادی دیگر، ضریب اطمینان و ایمنی پایین‌تری دارد
- در محل اتصال پل به ستون‌ها، به دلیل وجود حفره‌ها، مقاومت برش تیرآهن کاهش می‌یابد
معیار استفاده تیر لانه زنبوری
در زمان استفاده از تیرآهن لانه زنبوری باید معیارهایی در نظر گرفته شود که عبارت است از:
- بررسی جان تیرآهن
- بررسی لبه‌های جوشکاری‌شده
- بررسی مقاومت محصول
- بررسی حفره‌هایی که روی جان تیرآهن قرار دارند
- بررسی و رعایت کلیه‌ی ضوابط مطرح در آیین‌نامه‌ی ساختمانی
نتیجه گیری
در آخر می توان گفت استفاده از تیر آهن زنبوری در صورت رعایت ضوابط مربوطه محدودیت خاصی نداشته و تنها باید به صورت اصولی و در شرایط مربوط به خود مورد استفاده قرار گیرد در غیر این صورت همچون همه مقاطع ضرر آفرین خواهد بود و این امری کاملا بدیهیست. امید می رود با رعایت اصول و ضوابط مربوطه شاهد ساخت و سازهایی مطابق با آیین نامه مقررات ملی ساختمان و کاهش خرابی های ناشی از استفاده غیر اصولی مصالح باشیم.
استعلام قیمت و خرید تیرآهن لانه زنبوری از آهن اسپات
اگر برای استحکام و مقاومت بنای خود به دنبال خرید تیرآهن هستید، میتوانید به وبسایت آهن اسپات مراجعه و یا با کارشناسان فروش آهن اسپات تماس بگیرید. آهن اسپات با معرفی انواع پروفیل‌های آهنی از جمله تیرآهن، میلگرد و… قیمت لحظه‌ای و به روز هریک از آهن آلات مورد نیاز شما را نیز به نمایش می‌گذارد تا با مقایسه قیمت آهن آلات، خریدی مطمئن و به صرفه داشته باشید.
سلام همونطور که گفتین استفاده از تیر آهن زنبوری در صورت رعایت ضوابط محدودیت نداره. ممنون بابت توضیحات جامع
سلام وقت بخیر تا چندم اسفند باربری شما حمل انجام میده تیر۱۶ ذوبی میخواستم
بسیار عالی و کامل
با سپاس از شما
منظور از ممان اینرسی تیرآهن چیه؟