یکی از مهم‌ترین محصولات تولید شده بر پایه آهن، تیرآهن است که با توجه به شکل ظاهری خود و همچنین عنصر‌های آلیاژی استفاده شده در آن دارای استحکام و مقاومت بسیار بالایی می‌باشد. تیرآهن لانه زنبوری نیز یکی از انواع تیرآهن‌های موجود در بازار بوده که به دلیل ویژگی‌های خاص خود، طرفداران خود را پیدا کرده و مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله قصد داریم به صورت کوتاه و مختصر به بررسی این محصول پرداخته و توضیحاتی درباره کاربرد، نحوه‌ی ساخت و مزایا و معایب آن به شما ارائه دهیم.
فهرست این مطلب
تیر آهن لانه زنبوری و هدف از تولید آن چیست؟
تیرآهن لانه زنبوری که به آن تیرآهن شبکه نیز گفته می‌شود یکی از پرکاربردترین تیرآهن‌ها به شمار می‌آید. این نوع تیرآهن به دلیل شکل ایجاد شده بعد از بریدن و جوش دادن، که شامل حفره‌های توخالی در طول خود بوده و شبیه به لانه زنبور می‌باشد، به تیرآهن لانه زنبوری معروف شده‌است. تیرآهن لانه زنبوری از لحاظ شکل حفره دارای تنوع مناسبی می‌باشد و به انواع شش‌ضلعی، دایره‌ای و غیره تقسیم می‌شود.
چرا تیرآهن را لانه زنبوری می‌کنند؟
شاید برای خیلی از شما سوال ایجاد شود که هدف از تبدیل تیرآهن معمولی به این نوع تیرآهن و تولید این محصول چیست؟ به طور کلی هدف از تولید تیرآهن‌های لانه زنبوری این است که این نوع تیرآهن بتواند لنگر خمشی بیشتری را نسبت به تیرآهن اولیه نورد شده تحمل کند و همچنین سازه دارای وزن کمتری باشد.
مقاومت تیرآهن لانه زنبوری
علی رغم استفاده‌های بسیار زیاد از تیرآهن‌های لانه زنبوری پس از ابداع و تولید، اولین سری از تحقیقات صورت گرفته بر روی این تیرها، در سال 1943 انجام شد که شامل آزمایشاتی بر روی قسمت‌های اره‌ای شکل این تیرآهن بود. در طی سالیان گذشته نیز آزمایشهای متعددی، بر روی تیرآهن لانه زنبوری و در جهت بررسی تنش و تغییر مکان این تیرها انجام شد که در نتیجه انجام این آزمایشات، درک درست‌تری از چگونگی رفتار این تیرها، در مقابل بارهای استاتیکی و دهانه‌های ساده به وجود آمد.
تاریخچه تیرآهن لانه زنبوری
تاریخچه پیدایش و تولید تیرآهن‌های لانه زنبوری، به سال 1910 میلادی بر می‌گردد و توسط فردی به نام هورتن به این اسم نامگذاری شد. از دهه 50 میلادی نیز، استفاده از تیرآهن‌های لانه زنبوری رونق گرفت و با توجه به کمبود مصالح فولادی بعد از جنگ جهانی، استحکام بالای این محصول نسبت به وزن و همچنین قیمت مناسب، به یکی از مصالح ایده‌آل در پروژه‌های ساختمانی تبدیل شد.
روش‌های ساخت و برش تیرآهن لانه زنبوری
به طور کلی برای ساخت تیرآهن لانه زنبوری، از همان تیرآهن معمولی استفاده می‌شود. روش تولید این تیرآهن بدین صورت می‌باشد که بر روی جان تیرآهن معمولی با استفاده از شابلونی که از ورق سفید یک میل ساخته شده است، خط‌هایی به شکل شش‌ضلعی( با استفاده از روش پانیز یا لیتسکا که هر کدام فرمول خاص خود را دارند) کشیده می‌شود، سپس برای عدم تغییر شکل و یا جلوگیری از تاب برداشتن تیرآهن، آن را بر روی یک شاسی افقی محکم می‌کنند. در این مرحله نیز نوبت به برش تیرآهن می‌رسد که معمولا با استفاده از دو روش زیر انجام می‌شود.
منبع
روش سرد یا کوپال
در این روش با استفاده از یک قطعه سنگین شبیه به گیوتین، که به یکباره فرود می‌آید، شش‌ضلعی‌های رسم شده برش می‌خورند و تیرآهن لانه زنبوری تولید می‌شود.
روش گرم یا برنول
در روش گرم یا برنول در ابتدا با ایجاد خال‌جوش بر روی خط‌های رسم شده یا در واقع نصف شش‌ضلعی، محل برش را مشخص می‌کنیم و در آخر با استفاده از یک شعله گاز قوی که از احتراق گازهای اکسیژن و استیلن حاصل شده است، خطوط مشخص شده را برش می‌دهیم. پس از برش دادن، با جا‌به‌جایی قسمت‌های بالا و پایین تیرآهن که از یکدیگر جدا شده‌اند به اندازه یک دندانه و قرار گرفتن لبه‌ها روبه‌روی هم، شکل شش‌ضلعی ایجاد می‌شود که با جوش دادن این لبه‌ها تیرآهن لانه زنبوری تولید می‌شود. در روش برنول نحوه جوشکاری و همچنین دقت بالا در قراردادن دندانه‌های بالا و پایین در مقابل یکدیگر از اهمیت بسیار زیادی در استحکام نهایی این محصول برخوردار می‌باشد.
این روش دارای پرتی و هدررفت قطعات بسیار پایینی بوده و به همین دلیل بسیار مقرون به صرفه و پرطرفدار می‌باشد.
تقویت تیرآهن لانه زنبوری
اگرچه وجود حفره‌ها در تیرآهن‌های لانه زنبوری باعث تفاوت آن‌ها با سایر تیرآهن‌ها می‌شود ولی مشکلاتی را نیز ایجاد می‌کند. برای رفع و برطرف کردن این مشکلات و همچنین بالا بردن استحکام و ثبات سازه روش‌های تقویتی مختلفی وجود دارند که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهیم کرد.
تقویت با استفاده از ورق
در بعضی مواقع علاوه بر تنش‌های اصلی ممکن است تنش‌های خمشی نیز در تیرآهن لانه زنبوری ایجاد شوند و باعث کم شدن کارایی تیر شوند. برای حل این مشکل توصیه می‌شود حفره‌های کناری تیرها با ورق پر شوند به خصوص در مواقعی که از تیرها به صورت یکسره استفاده می‌شود.
تقویت با استفاده از بتن و فولاد
نیروی برشی و لنگر خمشی در محل تکیه‌گاه این نوع تیرآهن بسیار زیاد می‌باشد که باعث افزایش تنش‌های خمشی می‌شود. در این مواقع پیشنهاد می‌شود که محل‌های که دچار تنش شده‌اند با بتن پر شود که این عمل هم از لحاظ اقتصادی به صرفه می‌باشد و هم مقاومت و سختی تیر را افزایش می‌دهد.
مزایا و معایب تیرآهن لانه زنبوری
تیرآهن لانه زنبوری همانطور که در ابتدای این مقاله اشاره کردیم از انجام تغییراتی بر روی تیرآهن به وجود می‌آید و محصول نهایی دارای مزایا و معایب می‌باشد. در ادامه به بررسی مزایا و معایب تیرآهن لانه زنبوری می‌پردازیم.
مزایا تیرآهن لانه زنبوری
- با افزایش ممان‌اینرسی و مدول مقطوع، مقاومت خمشی این محصول نیز افزایش پیدا می‌کند و محصول نهایی دارای ارتفاع زیادتر و مقاومت بیشتر می‌باشد.
- کاهش قیمت و ایجاد صرفه اقتصادی با توجه به سبک بودن تیرآهن لانه زنبوری.
- داشتن فضای مناسب جهت عبور دادن لوله‌‌های تاسیسات و برق با توجه به حفره دار بودن این محصول.
- تطبیق‌پذیری بالا با سازه‌‌های مختلف با توجه تنوع بالا در اشکال تیرآهن‌های لانه زنبوری
- تحمل بار بالا
معایب تیرآهن لانه زنبوری
- وجود حفره‌ها در جان تیرآهن به عنوان ایراد اصلی تیرآهن لانه زنبوری شناخته می‌شود که باعث کاهش مقاومت برشی تیرآهن در محل اتصال پل به ستون می‌شود. برای حل کردن این مشکل معمولا نیاز است تا تیرآهن به روش‌های مختلف تقویت شود.
- نیاز به رعایت استاندارد‌های مورد نظر به صورت کامل در هنگام تولید و در مجموع ایمنی و ضریب اطمینان پایین‌تر نسب به سایر مقاطع.
کاربرد‌های تیرآهن لانه زنبوری
از اصلی‌ترین کاربرهای تیرآهن لانه زنبوی می‌توان به دو مورد زیر اشاره کرد:
- تحت عنوان ستون در سازه‌ها
- عناصر سقفی
در ایران، با توجه به استفاده از تیرچه و بلوک، از تیرآهن لانه زنبوری به صورت دفن شده در بتن استفاده می‌شود، زیرا بتن عیب‌های موجود در تیرآهن لانه زنبوری مانند مقاومت برشی، خمش ثانویه و ناپایداری پیچشی را کاهش می‌دهد. از دیگر کاربرهای تیرآهن لانه زنبوری می توان به طاق قوسی، سیستم‌های فضایی، ساخت راه پله، سقف، پل‌سازی و حتی مزارع استفاده می‌شود.
جمع‌بندی
در این مقاله تلاش بر این شد که شما را با تیرآهن لانه زنبوری آشنا کرده و اطلاعات مختصری را در اختیار شما قرار دهیم. سفارش انواع تیرآهن و سایر محصولات فولادی از طریق وبسایت فولادینو به راحتی امکان‌پذیر می‌باشد، برای دیدن این وبسایت کافیست بر روی لینک مورد نظر کلیک کرده و از صفحه محصولات، محصول مورد نظر خود را انتخاب کنید.