نام تیرآهن لانه زنبوری یا همان تیرآهن CPE به گوشتان خورده است؟ اصلا میدانید که چرا تیر را لانه زنبوری میکنند؟ نحوه طراحی و محاسبه تیر لانه زنبوری چگونه است؟ آیا میتوان در هر کجا بجای تیرآهن ipe یا همان معمولی از این تیرها استفاده کرد؟
برای پاسخ به این سوالات بهتر است بدانیم که ممنوعیت و معایب تیر لانه زنبوری چیست و اصلا هدف اصلی از ساخت تیرآهن CPE چه چیزی است؟
همانطور که میدانید یکی از اصلی‌ترین و اساسی‌ترین عضوهای تحمل کننده نیرو در هر سازه فولادی تیرآهن میباشد. این محصول به عنوان المانی بلند و مستقیم و منشوری در معماری و مهندسی سازه برای نگهداری بارهای مختلف وارد شده به آن و در حقیقت افزایش استحکام ساختمان تولید و استفاده میشود.
تیرآهن ها انواع مختلفی دارند که هرکدام کاربردهای مختلفی در صنعت ساختمان سازی دارند، اما به طور معمول وظیفه آنها تحمل تنش برشی وارد شده به ساختمان میباشد. یکی از انواع تیرآهن ها، تیرآهن CPE یا به عبارتی تیرآهن لانه زنبوری میباشد. برای شناخت بیشتر این محصول در ادامه مطلب با ما همراه باشید.
*** تیرآهن CPE چیست؟
تیرآهن لانه زنبوری به تیرآهنی گفته میشود که در قسمت جان آن مقطعی ذوزنقه‌ای و یا دایره‌ای به شکل لانه زنبور برش داده و به یکدیگر جوش داده میشوند. علت این امر آن است که تیرآهن CPE بتواند حداکثر لنگر خمشی وارد شده را تحمل کند. تیرآهن CPE بیشتر در ساخت پل‌ها و سقف سوله‌ها مورد استفاده قرار میگیرد.
بنابراین مهمترین هدف از ساخت تیر لانه زنبوری این است ک حفرات آن به بالا بردن توان تنش خمشی سازه کمک میکنند. در واقع مهندسان میگویند که هدف اصلی از ساخت تیر لانه زنبوری بالا بردن ننمان خمشی است. از سوی دیگر بعلت سبکتر بودن نسبت به انواع دیگر تیرآهن،انحراف کمتری در اثر وارد آمدن نیروهای بادی پر قدرت میشوند.
از تیرآهن لانه زنبوری نمیتوان به عنوان عضو باربر جانبی در قاب‌های خمشی استفاده کرد. همچنین استفاده از آن در دهانه‌های مهاربندی شده غیرمجاز است.
این تیرآهن بسته به شکل سطح مقطع خود، می تواند از نوع معمولی یا بال پهن باشد. هدف اصلی از ساخت تیرآهن CPE کاهش وزن تیر و در نتیجه سازه فولادی نهایی است. البته در ساخت این تیرها نیز مانند دیگر سازه‌های فولادی باید استانداردهایی رعایت شوند و طبق اصول و قواعدی ساخته شوند که از استحکام لازم برای کاربرد درسازه‌های صنعتی و ساختمانی برخوردار باشند.
تاریخچه تیرآهن CPE به سال ۱۹۱۰ میلادی برمی‌گردد. زمانی که اولین تیرآهن CPE توسط فردی بنام هورتن ساخته شد و بنام لانه زنبوری نامگذاری شد. با مشاهد این تیرآهن، در پهنای جان آن خانه‌های تو خالی به شکل هندسی پنج ضلعی و یا دایره‌ای که بسیار شبیه لانه زنبور میباشد را می‌توانید ببینید.
*** آشنایی با روش ساخت تیرآهن لانه زنبوری
به طور کلی فرآیند تولید تیرآهن شامل مراحل مختلف نورد Rolling میباشد که در آن فلز به مرحله نرم شوندگی رسیده و از میان غلتک‌های گوناگونی عبور داده میشود و تحت فشار شکل خروجی غلتک‌ها را به خود میگیرد.
روش ساخت تیرآهن CPE از این قرار است که ابتدا جان تیر آهن نورد شده با استفاده از شابلن خط میشود. سپس برای جلوگیری از تاب برداشتن تیرآهن لانه زنبوری ، آن را با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف، روی یک شاسی افقی مستقر میکنند. آنگاه با استفاده از دستگاه برش برنول (شعله گاز استیلن) در امتداد خط منکسر اقدام به برش میکنند تا پروفیل به دو قسمت بالا و پایین تقسیم شود.
حال قسمت بالا را به اندازه یک دندانه جابجا میکنند و دندانه‌های دو قسمت بالا و پایین را به دقت مقابل هم قرار می‌دهند و از دو طرف با جوش پر میکنند. استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک برای اتصال دو قسمت بریده شده، میتواند یک جوش خوب، بی عیب، سریع و مقرون به صرفه ایجاد نماید.
سپس جهت رفع نقیصه کاهش مقاومت برشی با توجه به منحنی نیروی برشی تیر، بعضی از حفره‌ها با ورق‌های تقویتی پر میشوند. لازم به ذکر است که حداقل باید یک حفره در مجاورت تکیه‌گاه با ورق و به وسیله جوش کامل پر شود.
برای بریدن تیر میتوان از روش کوپال نیز استفاده کرد. در این روش، با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که مجهز به گیوتین مخصوص است، تیر آهن به شکل سرد در امتداد خط شکسته قطع میشود.
*** تقویت تیرآهن CPE به کمک ورق تقویت و ترکیب بتن و فولاد
تیرهای ساخته شده در محل تکیه گاه‌ها در ناحیه‌ی حفره‌های خالی در مقابل تنش‌های برشی ضعیف میشوند. با توجه به منحنی نیروی برشی برای جبران این عیب، آن حفره‌ها را با ورق‌های تقویتی به صورت کامل توسط جوش پر می‌نمایند. نوعی از این تیرآهن های لانه زنبوری وجود دارد که برای بریدن قطعات بالا و پایین ورق واسطه اضافه میکنند که این ورق واسطه بین دندانه‌ها جوش میشود. این نوع تیرآهن ها از تیرآهن های بدون ورق واسطه بسیار مستحکم‌تر و قوی‌تر است.
در تیرآهن CPE علاوه بر تنش‌های خمشی اصلی در محل حلقه‌ها، تنش‌های خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد میشود که گاهی این تنش از تنش‌های خمشی اصلی در تیر بزرگترند. این تنش‌ها از کارایی تیر می‌کاهند و برای مقابله با آنها باید حلقه‌های کناری را با ورق پر کرد خصوصاً هنگامی که از این نوع تیرها بصورت یکسره استفاده میشود.
در محل تکیه‌گاه‌ها که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد است، تنش‌های خمشی به شدت افزایش می‌یابد و نیاز به تقویت تیرآهن در این محل‌ها است که از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نیست. برای مقابله با این ضعف در تیرآهن CPE رفتار مرکب بتن و فولاد تهیه شده هست. به این ترتیب که داخل تیر فلزی در نقاطی که تنش‌های ثانویه قابل ملاحظه هستند از بتن پر میشود و کشش حلقه‌های خالی را به عمل تغییر می‌دهد و این امر سختی و مقاومت تیر را افزایش می‌دهد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
*** مشخصات تیرآهن لانه زنبوری
تبدیل تیرآهن نوردی ساده به تیرآهن لانه زنبوری معایب و مزایای خود را دارد. با توجه به نوع کاربرد، لزوم استفاده یا عدم استفاده از این محصول مشخص میشود. طی فرآیند تولید با ثابت ماندن وزن، ارتفاع تیرآهن افزایش می‌یابد (ارتفاع تیرآهن CPE ۱٫۵ برابر تیرآهن معمولی است). همین موضوع در برخی موارد خاص سبب کاهش کاربری این تیرآهن میشود.
*** محاسبه وزن و ابعاد تیرآهن لانه زنبوری
ابعاد تیرآهن CPE با توجه به نیاز و محاسبه انجام شده در طراحی سازه، مشخص میشود. ارتفاع تیرآهن لانه زنبوری، ۱٫۵ برابر تیر معمولی است. معمولا برحسب نیاز تیرآهن معمولی را خریداری کرده و برش می‌دهند. علاوه بر این در کارخانهها نیز تیرآهن CPE در ابعاد ۱۴، ۱۶ و ۱۸ ساخته میشود. به طور خلاصه، طول تیرآهن لانه زنبوری ۱۸ – ۱۲ متر و ارتفاع آن نیز ۸۰۰ – ۳۰۰ میلیمتر است. یکی از عوامل مهم در تغییر مشخصات هندسی و مکانیکی تیرآهن های لانه زنبوری تغییر زاویه برش کاری جان است. این زاویه عموما ۷۰ – ۴۵ درجه در نظر گرفته میشود که متداول ترین آن ها ۴۵ و ۶۰ درجه است. برش کاری مورد استفاده در ایران پاینر نام دارد که این زاویه را ۶۳ درجه در نظر میگیرد.
وزن مخصوص تیرآهن CPE به کمک فرمول زیر محاسبه میشود:
وزن مخصوص تیرآهن لانه زنبوری در جدول اشتال * طول شاخه : وزن تیرآهن لانه زنبوری
*** کاربرد تیرآهن CPE
از این تیرآهن اغلب در سازه‌های فولادی استفاده میکنند. کاربرد تیرآهن‌لانه زنبوری در مواردی است که وزن کم و مقاومت خمشی بالا مورد نیاز باشد. در سوله‌ها در طراحی قاب خمشی از تیرآهن CPE استفاده میشود. نکته حائز اهمیت در به کار بردن از این تیرها، مقاومت برشی کم آن‌هاست، به همین علت نباید در بخش‌هایی که تحت نیروهای برشی شدید قرار می‌گیرند مورد استفاده قرار گیرند. در ساختمان‌سازی اغلب از تیرهای مقاوم به تنش برشی در طرف دیوار بادبند و از تیرآهن CPE در قاب خمشی استفاده میکنند.
با توجه به اینکه تیرآهن CPE و معمولی تفاوت‌های جزئی دارند، قیمت آنها نیز مقداری با هم متفاوت است. قیمت تیرآهن CPE به ضخامت محصول، سایز تیرآهن و نوع آن دارد.
*** مزایا و معایب تیرآهن لانه زنبوری
استفاده از تیرآهن لانه زنبوری دارای مزایا و معایبی میباشد. مزایای این نوع از تیرآهن عبارتست از:
• افزایش مقاومت خمشی تیر
• تحمل بار بیشتر
• به دلیل وزن سبک، مقرون به صرفه و کاملا اقتصادی میباشد
• قابلیت عبور لوله‌های تاسیساتی از فضاهای (حفره ها) ایجاد شده
• قابلیت استفاده در صنایع مختلف مانند پل سازی، حمل و نقل و عمران
و اما مهمترین معایب تیرآهن لانه زنبوری عبارتند از:
• کاهش خواص و مقاومت فولاد در اثر جوشکاری
• ضریب اطمینان و ایمنی پایین نسبت به سایر پروفیل‌های فولادی
*** ممنوعیت تیرآهن لانه زنبوری
تیرآهن به صورت لانه زنبوری با اهداف خاصی صورت میگیرد. حد تحمل لنگر خمشی در این تیرآهن بالاتر است و از آن در ستون ها، کف دیواره ها، تیغه های داخلی، اتصالات بادبند و … استفاده میشود. تیرآهن لانه زنبوری موارد ممنوعیتی نیز دارد. به عنوان مثال از تیرآهن لانه زنبوری نمیتوان به عنوان عضو باربر جانبی در قاب های خمشی استفاده کرد. همچنین استفاده از آن در دهانه های مهاربندی شده غیرمجاز است. این تیرآهن بسته به شکل سطح مقطع خود، میتواند از نوع معمولی یا بال پهن باشد.
.با ایجاد حفره در جان تیرآهن، مقاومت برشی تیرآهن در محل اتصال پل‌ها به ستون‌ها کاهش می‌یابد. بنابراین یک ممنوعیت تیر لانه زنبوری همین است، به همین دلیل برای پوشاندن حفره‌ها یا به عبارتی پشتیبانی از تیر، در این کاربرد از ورق فلزی استفاده میشود. در ساخت تیرآهن لانه زنبوری باید برای افزایش ارتفاع سازه، استانداردهایی رعایت شوند. عدم رعایت این استانداردها قطعا موجب خرابی تیرآهن خواهد شد.
*** چرا تیرآهن را به شکل لانه زنبوری می‌سازند؟
شاید سوال خیلی‌ها این باشد که چرا تیرآهن را بصورت لانه زنبوری می‌سازند؟ برای پاسخ به این سوال بایستی به مزایای این نوع از تیرآهن اشاره کرد. از مهمترین مزایای تیرآهن CPE میتوان به مقاومت و دوام بالا، تطبیق‌پذیری، وزن سبک و مقرون به صرفه بودن از نظر اقتصادی اشاره کرد. در ادامه هر یک از این موارد را توضیح خواهیم داد.
مقاومت و دوام بالا: از مهمترین ویژگی‌ها و مزایای تیرآهن CPE میتوان به رسیدن به سختی بالا بدون تغییر در وزن ماده اشاره کرد. مقاومت و دوام بالای این تیرآهن باعث شده است که در برابر عوامل مختلف و لرزش‌های متداول، طول عمر بالاتری داشته باشد و مدت زمان استفاده از آن در مقایسه با تیرآهن‌های معمولی بیشتر خواهد بود.
تطبیق پذیری: از دیگر مزایای مهم تیرآهن لانه زنبوری تطبیق پذیری بالای آن با سازه‌های مختلف میباشد. با توجه به اینکه این نوع از تیرآهن در شکل‌های مختلفی ساخته میشود، در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی مانند پارکینگ‌های چند طبقه و حتی پل‌ها قابلیت تطبیق پذیری بالایی دارد.
وزن سبک: از مهمترین ویژگی‌ها و مزایای تیرآهن CPE وزن سبک آن میباشد که باعث محبوبیت آن در بازار شده است. بسیاری از شرکت‌ها به دنبال این هستند که در پروژه‌های خود از تیرآهن‌های کمتری استفاده کنند، بنابراین استفاده از تیرآهن لانه زنبوری مناسب‌ترین گزینه میباشد.
مقرون به صرفه: شاید مهمترین مزیت تیرآهن CPE همین هزینه پایین تمام شده آن در مقایسه با سایر تیرآهن‌ها میباشد که به محبوبیت این محصول را در بازار افزوده است.
امیدواریم تا با مطالعه مقاله فوق، به هر آنچه که بایستی درباره تیرآهن CPE بدانید، رسیده باشید.
این مطلب بدون برچسب می باشد.
ثبت دیدگاه