تیر لانه زنبوری
همه چیز در مورد تیرهای لانه زنبوری :
دلیل نامگذاری تیرهای لانه زنبوری، شکل گیری این تیرها پس از عملیات ( بریدن و دوباره جوش دادن ) و تکمیل پروفیل است . اینگونه تیرها در طول خود دارای حفره های توخالی (در جان) هستند که به لانه زنبور شبیه است ؛ به همین سبب به اینگونه تیرها لانه زنبوری می گویند.
هدف از ساخت تیرهای لانه زنبوری :
هدف این است که تیر بتواند ممان خمشی بیشتری را با خیز (تغییر شکل ) نسبتا کم، همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه تحمل کند ؛ برای مثال، با مراجعه به جدول تیرآهن ارتفاع پروفیل IPE-18 را که 18 سانتیمتر ارتفاع دارد، می توان تا 27 سانتیمتر افزایش داد.
سازه فلزی از تیر ها و ستون ها و المان های باربر جانبی مانند مهاربند ها تشکیل می شودکه ستون ها اغلب بار فشاری(بسته به نوع سیستم سازه ای هم دارد) و تیرها بارهای فشاری و خمشی را تحمل میکنند که در تیرها بحث خمش اهمیت بسزایی دارد و جان تیر فولادی وظیفه خمش را بر عهده دارد که با افزایش ارتفاع جان در نتیجه افزایش تحمل خمش را در تیر داریم که در تیرهای زنبوری این خواسته ما با افزایش ارتفاع جان تیر براورده میشود و تیر با وزن کمتر نسبت به ممان اینرسی تیری با همان مقطع عمل میکند و بار وارده را تحمل میکند
از سوی دیگر بهینه‌ترین وضعیت در طراحی سازه‌ها، اقتصادی بودن آنها میباشد که در تیرهای لانه زنبوری به دلیل آنکه مقطع هر تیر به صورت زاویه دار (زیگ‌زاگ) توسط دستگاه برش بریده میشود و سپس با جابه‌جایی دو قسمت آن نسبت به هم، تیر به صورت لانه زنبوری در خواهدآمد و صرفه جویی نسبی در مصرف فولاد صورت خواهد گرفت.
از لحاظ تاسیسات ساختمان نیز اینگونه تیرها مورد استقبال قرار می‌گیرند چراکه که میتوان از فضاهای خالی در جان تیر برای عبور لوله‌های تاسیسات و یا کابل‌های برق استفاده نمود و این موضوع شاید یکی از نقاط قوت منحصر به فرد اینگونه تیرهاست. ملاحظه میشود که تیرهای لانه زنبوری با توجه به مطالب ذکر شده به میزان چشمگیری از ارتفاع سقف می‌کاهند که به ویژه در مواقعی که طرح‌های معماری محدودیت زیادی را در ساختمان به صورت اعم و در ناحیه سقف به صورت اخص به طراحان سازه تحمیل میکنند و به هیچ عنوان افزایش ضخامت سقف ممکن و میسر نمیباشد، تیرهای لانه زنبوری بهتر از سایر مقاطع نورد شده نقش انتقال بار را به سایر عناصر بازی خواهند کرد.
حتی در مواردی که تیر با ارتفاع متغییر مورد نیاز است مانند بعضی از سازه‌های صنعتی و یا تیرهای مورد استفاده در تیرریزی بام، با تغییر برش تیر، تیر مورد نظر را بسیار ساده و ارزان میتوان آماده نمود که این کار تنها با برش مورب زیگ‌زاگ‌ها در جان تیر ممکن خواهد بود. مزایای مذکور باعث ترغیب طراحان در استفاده از تیرهای لانه زنبوری میشود و به عنوان گزینه مطلوبی مورد استفاده همه جانبه قرار میگیرد.
استفاده از تیرهای سوراخدار (زنبوری) در ایران و علی الخصوص در شهرستان ها از مقبولیت خاصی برخوردار است.بیشتر مهندسان استفاده از این تیرها را این طور توجیه میکنند که با افزایش ارتفاع تیر ممان اینرسی زیاد میشود و مقطع سبکتری بدست می آید و یا اینکه هنگام بتن ریزی سوراخهای تیر با بتن پر میشود و تیر مقاوم تری بدست می آید و همچنین وزن اسکلت پایین می آید.
تیرهای زنبوری را به دلایل زیر میتوان رد کرد :
1- جوشکاری سرتاسری تیر برای یکپارچه کردن تیر
2- پرنشدن برخی از سوراخها هنگام بتن ریزی
3- جوشکاری ورقهای ابتدا و انتهای تیر برای جلوگیری از برش
دیده میشود که جوشکاری در تیر زنبوری بیش از تیرهای معمولی است.
جوشکاری زیاد برروی فولاد باعث از دست رفتن خواص فولاد و مقاومت آن میشود چون در هر بار جوشکاری نزدیک به 4000 درجه سلسیوس دما به آن ناحیه وارد میشود و بهتر است جوشکاری را به حداقل برسانیم و یا از جوشهای کارخانه استفاده کرد.
محاسن و معایب تیر لانه زنبوری :
باتوجه به مثال گفته شده در بالا با تبدیل تیرآهن معمولی به تیرآهن لانه زنبوری،
اولا : مدول مقطع و ممان انرسی مقطع تیر افزایش می یابد .
ثانیا : مقاومت خمشی تیر نیز افزوده می گردد . در نتیجه ف تیری حاصل می شود با ارتفاع بیشتر، قویتر و هم وزن تیر اصلی .
ثالثا : با کم شدن وزن مصالح و سبک بودن تیر، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود. رابعا : از فضاهای ایجاد شده (حفره ها) در جان تیر می توان لوله های تاسیساتی و برق را عبور داد. در ساختن تیر لانه زنبوری که منجر به افزایش ارتفاع تیر می شود، باید استاندارد کاملا رعایت گردد ؛ در غیر اینصورت، خطر خراب شدن تیر زیر بار وارد شده حتمی است.
از جمله معایب تیر لانه زنبوری، وجود حفرهای آن است که می تواند تنشهای برشی را در محل تکیه گاهها پل به شتون یا اتصال تیراهن تودلی (تیر فرعی) به پل لانه زنبوری تحمل کند ؛ بنابراین، برای رفع این عیب، اقدام به پر کردن بعضی حفره ها با ورق فلزی و جوش می کنند تا اتصال بعدی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام شود. تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی می تواند به صورت پل فقط در یک دهانه یا به صورت پل ممتد به کار رود . برای ساختن تیر لانه زنبوری دو شیوه موجود است :
الف ) شیوه برش پانیر
ب)شیوه برش لتیسکا
ضعف بزرگ تیرهای لانه زنبوری در پیچش جانبی است که از این تیرها نباید در دهانه های مهاربندی استفاده شود
استفاده از تیرهای لانه زنبوری در اعضای باربر جانبی مجاز نیست
از این نوع تیر فقط در موارد زیر می توان استفاده کرد:۱.تیرهای فرعی مثل تیر فرعی سقف کامپوزیت
۲.تیر های مفصلی در قاب های ساده
توجه شود در دهانه ای که مهاربند قرار دارد استفاده از این نوع تیر ممنوع است
۳.تیر های نیم طبقه که به صورت مفصلی هستند
۴.تیرهای اطراف بازشو ها یا داکت ها که فقط نقش ثقلی دارند
روشهای مختلف برش تیر آهن :
1- برش به روش کوپال : با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که به گیوتین مخصوص مجهز است، تیرآهن به شکل سرد در امتداد خط منکسر قطع می شود.
2- برش به روش برنول : برش در این حالت به صورت گرم انجام می گیرد ؛ به این صورت که کارگر ماهر برش را با شعله بنفش رنگ قوی حاصل از گاز استیلن و اکسیژن، به وسیله لوله برنول، انجام می دهد.
بریدن تیرهای سبک به وسیله ماشینهای برش اکسیژن شابلن دار نسبتا ساده است . در ایران تیرهای لانه زنبوری را بیشتر با دست تهیه می کنند.
روشهای ساختن تیر لانه زنبوری و تقویت آن :
روش تهیه تیرهای لانه زنبوری از این قرار است که ابتدا در روی جان تیرآهن نورد شده با استفاده از اگو که بصورت 5. شش ضلعی از ورق آهن سفید نیم میلیمتری (شابلن) با توجه به استاندارد ساخته شده خط می گردد ؛ سپس تیرآهن را روی یک شاسی افقی با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف برای جلوگیری از تاب برداشتن قرار می دهند . آن گاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منکسر اقدام به برش می کنند تا پروفیل به دو قسمت بالا و پایین تقسیم شود. حال اگر قسمت بالا را به اندازه یک دندانه جابجا کنیم و دندانه های دو قسمت با و پایین را به دقت مقابل هم قرار دهیم و از دو طرف کارگر ماهر آنرا جوشکاری کند با استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک برای اتصال دو نیمه بریده شده ؛ یک جوش خوب، بی عیب ؛ سریع و مقرون به صرفه خواهد بود . همان طور که در مطالب قبلی نیز گفتم، تیر ساخته شده در محل تکیه گاهها با توجه به حفره های خالی آن در مقابل تنشهای برشی ضعیف می شود . برای جبران این نقیصه، با توجه به منحنی نیروی برشی نیز به پر کردن حفره ها با ورقهای تقویتی اقدام می کنیم.
لازم به ذکر است که حداقل باید یک حفره با ورق در تکیه گاه به وسیله جوش کامل پر شود. در پایان یادآور می شویم که یک نوع دیگر از پروفیلهای لانه زنبوری را پس از بریدن قطعات بالا و پایین ورق واسطه اضافه می کنند که این ورق ورق واسطه بین دندانه ها جوش می شود . در نتیجه، تیر حاصل به مراتب قویتر از تیری است که بدون ورق واسطه ساخته می شود .
تقویت تیرهای لانه زنبوری به کمک رفتار مرکب بتن و فولاد
در تیرهای لانه زنبوری علاوه بر تنشهای خمشی اصلی در محل حلقه ها تنشهای خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد میگردد که گاهی این تنش از تنشهای خمشی اصلی در تیر بزرگترند. این تنشها از کارایی تیر می کاهند و برای مقابله با آنها باید حلقه های کناری را با ورق پر کرد خصوصا هنگامی که از این نوع تیرها بصورت یکسره استفاده می شود در محل تکیه گاهها که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد می باشد تنشهای خمشی بشدت افزایش میابد و نیاز به تقویت تیر در این محلها می باشد که از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نمی باشد.
نحوه ی طراحی تیر لانه زنبوری
دریافت
حجم: 726 کیلوبایت
توضیحات: طراحی تیر لانه زنبوری
