تیر آهن های لانه زنبوری

دلیل نامگذاری تیر های لانه زنبوری شکل گیری این تیر ها پس از عملیات (بریدن و دوباره جوش دادن )
و تکمیل پروفیل است .
اینگونه تیر ها در طول خود دارای حفره های توخالی (در جان ) هستند که به لانه زنبور شبیه است .به همین سبب به این گونه تیر ها لانه زنبوری میگویند .

هدف از ساخت تیر های لانه زنبوری

هدف این است که تیربتواند ممان خمشی بیشتری را با خیز (تغییر شکل ) نسبتا کم و همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه تحمل کند . برای مثال با مراجه به جدول تیر آهن ارتفاع پروفیل 18 را که 18 سانتیمتر ارتفاع دارد میتوان تا 27 سانتیمتر افزایش داد .

محاسن و معایب تیر لانه زنبوری

با توجه به مثال گفته شده در بالا با تبدیل تیر آهن معمولی به لانه زنبوری
اولا : مدول مقطع و ممان اینرسی مقطع تیر افزایش می یابد .
ثانیا : مقاومت خمشی تیر نیز افزوده میگردد . در نتیجه تیری حاصل میشود با ارتفاع بیشتر قوی تر و هموزن تیر اصلی
ثالثا : با کم شدن وزن مصالح و سبک بودن تیر از نضر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود
رابعا : از فضا های ایجاد شده (حفره ها ) در جان تیر میتوان لوله های تاسیساتی و برق را عبور داد .
در ساختن تیر لانه زنبوری که منجر به افزایش ارتفاع تیر میشود باید استاندارد کاملا رعایت گردد در غیر این صورت خطر خراب شدن تیر زیر بار وارد شده حتمی است .
از جمله معایب تیر لانه زنبوری وجود حفره های آن است که میتواند تنش های برشی را در محل تکیه گاه های پل به ستون یا اتصال تیر آهن تودلی به پل لانه زنبوری تحمل کند . بنا بر این برای رفع این عیب اقدم به پر کردن بعضی از این حفره ها با ورق فلزی و جوش میکنند تا اتصال فرعی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام شود . تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی میتواند 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
روش های برش تیر آهن
1- برش به روش کوپال : با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که به برش گیوتین مخصوص مجهز است تیر آهن به شکل سرد در امتداد خط منکسر قطع می شود .
2- برش به روش برنول : برش در این حالت به روش گرم انجام میشود . به این صورت که کارگر ماهر برش را با شعله بنفش رنگ قوی حاصل از گاز استیلن و اکسیژن به وسیله لوله برنول انجام میدهد .
بریدن تیر های سبک به وسیله ماشین های برش اکسیژن شابلون دار نسبتا ساده است در ایران تیر های دانه زنبوری را نیشتر با دست تهیه میکنند .
روش ساختن تیر های لانه زنبوری و تقویت آن :
روش تهیه تیر های لانه زنبوری از این قرار است که ابتدا در روی جان تیر آهن نورد شده با استفاده از الگو که به صورت 5 شش ضلعی از ورق آهن سفید یک میلیمتری (شابلن) با توجه به استاندارد ساخته شده خط می گردد سپس تیر آهن را روی یک شاسی افقی با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف برای جلوگیری از تاب برداشتن قرار میدهند . آنگاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منکسر اقدام به برش میکنند تا پروفیل به دو قسمت بالا و پائین تقسیم شود . حال اگر قسمت بالا را ره اندازه یک دندانه جابجا کنیم و رندانه های قسمت بالا و پائین را به دقت مقابل هم قرار دهیم و از دو طرف کارگر ماهر آن را جوشکاری کنند 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 .
تیر ساخته شده در محل تکیه گاه ها با توجه به حفره های خالی آن در مقابل تنش های برشی ضعیف میشود . برای جبران این نقیصه با توجه به منحنی نیروی برشی نیز به پر کردن حفره ها با ورق های تقویتی اقدام میکنیم .
لازم به ذکر است که حداقل باید یک حفره با ورق در تکیه گاه به وسیله جوش کامل پر شود . در پایان یاد آور میشوم که یک نوع دیگر از پروفیل های لانه زنبوری را برای بریدن قطعات بالا و پائین ورق واسطه اظضافه میکنند که این ورق واسطه بین دندانه ها جوش می شود . در نتیجه تیر حاصل به مراتب قوی تر از تیری است که بدون ورق واسطه ساخته می شود.
تقویت تیر های لانه زنبوری به کمک رفتار مرکب بتن و فولاد :

در تیر های لانه زنبوری علاوه بر تنش های خمشی اصلی در محل حلقه ها تنش های خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد می گردد که گاهی این تنش از تنش های اصلی در تیر بزرگترند . این تنش ها از کارایی تیر میکاهند و برای مقابله با آن ها باید حلقه های کناری را با ورق پر کرد خصوصا هنگامی که از این نوع تیر ها بصورت یکسره استفاده میشود در محل تکیه گاه ها که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد باشد تنش های خمشی به شدت افزایش میگردد . و نیاز به تقویت تیر در این محل ها میباشد که از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نمی باشد . در این پروژه برای مقابله با ضعف در تیر های لانه زنبوری رفتار مرکب بتن و فولاد توصیه شده است . به این ترتیب که داخل تیر فلزی در نقاطی که تنش های ثانویه قابل ملاحظه میباشند از بتن پر میشود و کشش حلقه های خالی را به عمل تغییر میدهد و این امر سختی و مقاومت تیر را افزایش میدهد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد .
در قسمت های قبل توضیح داده شد که اضافه نمودن ورق هایی به ضخامت 1-2 میلیمتر به بال تیر های لانه زنبوری چه اثر چشمگیری بر مقاومت خمشی تیر خواهند گذاشت در طراحی چنانچه نتایج تجربی این کار را با سایر مقاطع مقایسه نمائیم ملاحظه خواهیم کرد که به رغم اشکالاتی که امروزه بر تیر های لانه زنبوری وارد است این گونه طرح ها توجیه اقتصادی مثبتی را در بر خواهد داشت .
نکته قابل توجه دیگری که نه تنها در طرح تیر های لانه زنبوری موثر است باکه در همه جا در خور توجه است فواصل آکس های ستون ها جهت تیر ریزی میباشد.
در آزمایشی که صورت گرفته است مشاهده گردید که طرح بهینه تیر ها به میزان قابل ملاحضه ای وزن تیر ها کاهش یافت و پس از اصلاحات مجدد روی نحوه و جهت تیر ریزی سقف از ضخامت پیلت ها کاسته شد .
در بعضی موارد به جای پیلت های جفت در بالا و پایین استفاده از یک لنگر ماکزیمم موجود در تیر را فیکس نموده و در پاره ای از تیر ها اصلا دیگر نیازی به ورق نیست .
شاید بدون محاسبه و تجربه و مقایسه دقیق نتوان این موضو را پذیرفت که فواصل آکس ستون ها چه پیامد های مثبتی بر روی ضخامت ورق های تقویتی تیر هاخواهد گذاشت اما در همین پروژه که مورد آزمایش قرار گرفت و قسمتی از نتایج آن در این مقاله ذکر گردیده است مشاهده گردید که تنها با جابجایی یک ردیف ستون و کم نمودن دهانی بارگیر از حدود 24 تیر ورق خور تنها 5-10 عدد از آن ها نیاز به تقویت داشتند و بقیه با مقاطع یکدست جایگذاری شدند .البته ضرورتا باید به این موضوع با اهمیت توجه داشت که در همه موارد امکان جابجایی ستون ها و یا کاهش دهانه بارگیر عملی نیست به دلیل اینکه گاهی به لحاظ معماری محدودیتهایی وجود دارد که در نهایت این انتقال ممکن است منطقی نباشد .
در نهایت میتوان گفت در پروژوهایی که اهمیت بالایی ندارند و یا اثرات نیروی زلزله در نتیجه ارتفاع آنها چشمگیر نیست و امکان پدیده های له شدگی و یا اجرای نامناسب و سایر مشخصاتی که در این مقاله اشاره شد وجود ندارد تیر های لانه زنبوری مقاطع نسبتا مناسبی هستند و چنانچه در این پلیت های تقویتی به صورت بهینه استفاده شود طرح اقتصدی تر به نظر میرسد و نوید سازه های سبک تر را به ما خواهد داد.