در چند سال گذشته، تغییرات چشمگیری در ساختارهای فولادی مشاهده شده است. یکی از جنبه‌های بارز این تحولات، استفاده گسترده از تیرآهن لانه‌زنبوری بوده است که به عنوان تیرهای فرعی در سازه‌های سقفی و همچنین به عنوان تیرهای اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این مقاله، ما قصد داریم به بررسی گسترده کاربردها و ویژگی‌های این نوع تیرآهن بپردازیم. لطفاً ما را تا انتهای این مطلب همراهی کنید تا با جزئیات بیشتری در این زمینه آشنا شوید.
تیرآهن لانه زنبوری یا CPE
تیرآهن لانه‌زنبوری، که با نام «تیرآهن شبکه» هم شناخته می‌شود، به عنوان یکی از محصولات پرکاربرد و حیاتی در صنعت ساختمانی شناخته می‌شود. این نوع تیرآهن با داشتن حفره‌های توخالی که به شکل لانه‌های زنبور طراحی شده‌اند، به عنوان تیرآهن لانه‌زنبوری شناخته می‌شود. اما برای بسیاری از افراد، احتمالاً سوال پیش می‌آید که چرا باید تیر را به این شکل طراحی کرد؟ به طور کلی، هدف اصلی از ساخت این نوع تیرآهن این است که با کمترین تغییر شکل، تنش خمشی بیشتری را تحمل کند و به طور موثرتر در سازه‌های فلزی مورد استفاده قرار گیرد. این طراحی منحصر به فرد از تیرآهن، عملکرد بهتری را در مقابل نیروهای خمشی فراهم می‌کند و به این ترتیب، ارتقاء کارایی و ایمنی سازه‌های فلزی را فراهم می‌کند.
هزینه تیرآهن امروز به ویژگی‌های مختلفی متنوع است که شامل ضخامت، طول، و برند تولیدکننده می‌شود. این ویژگی‌ها بر کیفیت و کارایی تیرآهن تأثیرگذار هستند و قیمت نهایی آن را مشخص می‌کنند. برای مثال، تیرآهن با ضخامت بیشتر معمولاً قیمت بیشتری دارد، همچنین طول تیر و برند تولیدکننده نیز در تعیین قیمت تأثیرگذار است. از این رو، برای درک دقیق‌تر قیمت تیرآهن، لازم است به همه این عوامل توجه کرد و تحلیل دقیقی انجام داد.
تاریخچه تیرآهن لانه زنبوری
تاریخچه تولید تیرآهن لانه زنبوری به سال ۱۹۱۰ میلادی بازمی‌گردد، زمانی که یک فرد به نام هورتن این محصول را معرفی کرد. این ابداع نوآورانه‌ی هورتن، به عنوان یکی از لحظات برجسته در تاریخ صنعت ساختمانی شناخته می‌شود. وقتی به این محصول می‌نگریزید، در پهنای جان آن، الگویی از خانه‌های توخالی به شکل پنج ضلعی مشاهده می‌کنید که به نوعی شبیه به لانه‌ی زنبور است، این طرح به دلیل شباهت به لانه‌ی زنبور، نام “تیرآهن لانه زنبوری” را به خود گرفته است. این نوع تیرآهن با الهام از طبیعت و ساختار لانه‌ی زنبور، علاوه بر زیبایی، کارایی بالایی نیز دارد و به همین دلیل در صنعت ساخت و ساز بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
روش ساخت تیرآهن لانه زنبوری
به طور کلی، مراحل تولید این محصول از فرآیند نورد استفاده می‌کند. فرآیند نورد، مرحله‌ای اساسی در تولید فلزات است که در آن، فلز به دمای مناسبی (نرم شوندگی) رسیده و سپس از میان غلتک‌های مختلف عبور می‌کند. در این فرآیند، فشار اعمال شده به فلز، شکل خروجی غلتک‌ها را به خود می‌گیرد و این امر باعث شکل‌دهی و شکل‌دار شدن فلز می‌شود. در نهایت، فلز به شکل موردنیاز برش و تشکیل داده می‌شود تا به محصول نهایی تبدیل شود.
برای ساخت و بُرش تیرآهن لانه‌زنبوری، از دو روش مختلف استفاده می‌شود که هر یک از این روش‌ها ویژگی‌ها و مزایا و معایب خود را دارند و به نوعی تأثیر مستقیم بر کیفیت و عملکرد نهایی محصول دارند.
روش سرد یا کوپال
در این روش، ابتدا با استفاده از تجهیزات مربوط، شش ضلعی‌های لازم بر روی جان تیرآهن ترسیم و مشخص می‌شوند. سپس با استفاده از گیوتین یا ابزارهای مشابه، این شکل‌های ترسیم شده با دقت بُرش داده می‌شوند. این فرآیند دقیق و دقیق باعث تولید تیرآهن لانه‌زنبوری می‌شود که از طراحی شکل‌های منحصر به فرد و عملکرد بهینه برخوردار است.
پیشنهاد سایت : انواع ورق + مزایا و معایب و کاربردها
روش گرم یا نوبل
در این روش پیشتاز، ابتدا با ایجاد خال‌جوش بر روی خطوط ترسیم‌شده روی جان تیرآهن، محل بُرش را مشخص می‌کنند. در این مرحله، با استفاده از دقت و دقت بالا، نقاط مورد نیاز برای بُرش به دقت تعیین می‌شوند تا به دقت بالاتری در ایجاد شکل نهایی تیرآهن برسیم.
پس از آن، بخش بالایی و پایینی از محصول به اندازه‌ی یک دندانه جابه‌جا می‌شود. این مرحله از فرآیند باعث می‌شود که لبه‌ها با هم تماس داشته باشند و این امر باعث شکل‌دهی به شکل شش ضلعی مورد نظر می‌شود.
در انتها، به منظور تقویت و استحکام بخش‌های مختلف تیرآهن، حفره‌های موجود با استفاده از ورق پُر می‌شوند. این کار، از یک سو به استحکام تیرآهن کمک می‌کند و از سوی دیگر، به ایجاد یک ساختار محکم و پایدار کمک می‌کند.
از آنجایی که این روش، همچنین مقرون‌به‌صرفه بودن و کارایی بالایی دارد، بسیاری از تولیدکنندگان از این روش پرطرفداری می‌کنند و از آن به عنوان یک روش اصولی و موثر در تولید تیرآهن لانه‌زنبوری بهره می‌برند.
مشخصات تیرآهن لانه زنبوری
برای مشخص کردن هر یک از ویژگی‌های تیرآهن لانه‌زنبوری، از یک مجموعه نمادهای انگلیسی خاص استفاده می‌شود که به طور معمول در صنایع مرتبط با ساخت و ساز استفاده می‌شود. این نمادها به شرح زیر است:
– ارتفاع بال با حرف “h” مشخص می‌شود. این ویژگی به ارتفاع بال تیرآهن اشاره دارد و اندازه آن به صورت عمودی از نقطه‌ی بالایی تا نقطه‌ی پایینی تیر می‌باشد.
– ضخامت جان با حرف “ts” مشخص می‌شود. این ویژگی به ضخامت جان یا قسمت مرکزی تیرآهن اشاره دارد.
– عرض بال با حرف “b” مشخص می‌شود. این ویژگی به عرض بال یا قسمت عریض تیرآهن اشاره دارد و از نقطه‌ی یک طرف تا طرف مقابل اندازه‌گیری می‌شود.
– ضخامت بال با حرف “tg” مشخص می‌شود. این ویژگی به ضخامت بال یا قسمت عریض تیرآهن اشاره دارد.
– سطح مقطع با حرف “A” مشخص می‌شود. این ویژگی به مساحت سطح مقطع تیرآهن اشاره دارد و در واقع، اندازه‌گیری کلی از مساحت مقطع تیر است.
– وزن هر متر با حرف “G” مشخص می‌شود. این ویژگی به وزن تیرآهن در هر متر طولی اشاره دارد و به عنوان یک پارامتر مهم در ارزیابی وزن و سنگینی تیرآهن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مهمترین کاربردهای تیرآهن لانه زنبوری
استفاده از تیرآهن لانه‌زنبوری به عنوان یک عنصر مهم در صنعت ساختمانی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آن، بسیار گسترده است. این ویژگی‌ها و کاربردهای اصلی آن عبارتند از:
– استفاده به عنوان ستون در سازه‌ها: تیرآهن لانه‌زنبوری به دلیل استحکام و پایداری بالا، به خوبی برای استفاده به عنوان ستون در سازه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ستون‌ها عموماً بخشی از سازه را تحت پشتیبانی قرار می‌دهند و وزن سازه را به طور موثری تحمل می‌کنند.
– استفاده به عنوان عناصر سقفی: تیرآهن لانه‌زنبوری نیز به عنوان عنصری مهم در ساختار سقف استفاده می‌شود. این عناصر به دلیل ویژگی‌های خود، از جمله استحکام، سبکی و ثبات، مناسب برای استفاده در سقف‌های مختلف می‌باشند و به عنوان قسمتی از سیستم سازه‌ای برای پشتیبانی و پوشش سقف استفاده می‌شوند.
در کشور ما، استفاده از تیرآهن لانه‌زنبوری به شکل مدفون در بتن به دلیل رعایت قوانین و استانداردهای مرتبط با صنعت ساخت و ساز انجام می‌شود. این نوع استفاده از تیرآهن به دلیل ویژگی‌های بتنی که در طراحی لانه‌زنبوری مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله مقاومت در بُرش و کاهش ناپایداری پیچشی، بسیار موثر است. تیرآهن لانه‌زنبوری در انواع مختلفی از سازه‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله به عنوان ستون، طاق قوسی، عناصر سقفی و سیستم‌های فضایی. حتی در مزارع نیز، این نوع تیرآهن برای کاربردهای مختلفی مانند ساختمان‌های دامداری و حفاظ‌های محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزایا و معایب استفاده از این محصول
مزایای استفاده از تیرآهن لانه‌زنبوری به شکل گسترده‌ای قابل توجه است. در ادامه به موارد زیر اشاره می‌شود:
– افزایش مقاومت خمشی تیرآهن: طراحی لانه‌زنبوری باعث افزایش مقاومت خمشی تیرآهن می‌شود، که این ویژگی از اهمیت بالایی در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی برخوردار است.
– توانایی تحمل بار بیشتر: با استفاده از تیرآهن لانه‌زنبوری، امکان تحمل بارهای بیشتر در سازه‌ها فراهم می‌شود که این امر از اهمیت زیادی در ایمنی و پایداری سازه‌ها است.
– اقتصادی بودن و کارآیی بالا: به دلیل سبکی و وزن کمتر تیرآهن لانه‌زنبوری نسبت به تیرهای سنتی، می‌تواند هزینه‌های نصب و حمل و نقل را کاهش دهد و در عین حال کارآیی و عمر مفید را افزایش دهد.
– امکان عبور لوله‌های تاسیساتی و برق: حفره‌های موجود در تیرآهن لانه‌زنبوری امکان عبور لوله‌های تاسیساتی و برق را فراهم می‌کند که این ویژگی در سازه‌های صنعتی بسیار مفید است.
– قابلیت استفاده در صنایع مختلف: تیرآهن لانه‌زنبوری از جمله مصالحی است که در انواع صنایع مختلف مانند پل‌سازی، حمل‌و‌نقل و عمران به کار می‌رود، به عنوان یک ابزار اساسی در ایجاد سازه‌های پایدار و مقاوم.
علاوه بر مزایایی که گفته شد، اهمیت دارد که به نقاط ضعف تیرآهن لانه‌زنبوری نیز توجه کنیم. ایجاد حفره‌ها در جان این تیرها، می‌تواند منجر به کاهش مقاومت بُرش در نقاط اتصال پل به ستون‌ها شود.
بنابراین، در فرآیند ساخت تیرآهن لانه‌زنبوری، از ورق‌های فلزی برای پوشاندن حفره‌ها استفاده می‌شود. این فرآیند نیازمند رعایت استانداردهایی است که منجر به افزایش ارتفاع سازه می‌شود.
عدم رعایت این استانداردها بدون شک می‌تواند به خرابی محصول منجر شود. از جمله معایب اساسی تیرآهن لانه‌زنبوری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. کاهش خواص فولاد و مقاومت در اثر جوشکاری که ممکن است توسط عدم رعایت استانداردهای مربوط به فرآیند جوشکاری به وجود آید، منجر به کاهش مقاومت و کیفیت نهایی تیرآهن شود.
2. ضریب اطمینان و ایمنی پایین نسبت به مقاطع فولادی دیگر، زیرا عدم رعایت استانداردهای لازم می‌تواند به کاهش ایمنی و کیفیت تیرآهن منجر شود، که این موضوع می‌تواند در مواقع اضطراری و در شرایط بارگیری بالا برای سازه‌ها خطرناک باشد.
چرا تیر را لانه زنبوری می‌کنند؟
بسیاری از افراد از این مطلب که چرا تیر را به شکل لانه زنبوری تولید می‌کنند، سوال می‌کنند. از جمله مزایای اساسی استفاده از تیرآهن لانه زنبوری می‌توان به افزایش دوام، تطبیق‌پذیری، کاهش هزینه‌ها و وزن سبک آن اشاره کرد. در ادامه، به توضیح هر یک از این موارد می‌پردازیم:
مقاومت و افزایش دوام
یکی از مهمترین ویژگی‌های ضروری که باید در نظر گرفته شود، سختی تیرآهن لانه زنبوری است؛ به گونه‌ای که این ویژگی بدون افزایش وزن مواد محسوس باشد. این مقاومت و دوام اضافی، به تیرآهن اجازه می‌دهد که در مقابل تأثیرات متنوع و لرزش‌های معمول، طول عمری بیشتری داشته باشد و می‌توان برای دوره‌های زمانی بلندتری از آن در سازه‌های مختلف استفاده نمود.
تطبیق‌پذیری
به دلیل تنوع بالای اشکال ساختاری، این محصول توانایی بیشتری در تطبیق با انواع مختلفی از سازه‌ها را دارد. این ویژگی به عنوان یک مزیت برجسته، در پروژه‌های ساختمانی گوناگونی مانند پارکینگ‌های چندسطحه یا حتی پل‌ها، قابلیت تطبیق و انطباق بیشتری را فراهم می‌کند.
وزن سبک این محصول
وزن سبک تیرآهن لانه زنبوری یکی از ویژگی‌های مهمی است که توجه زیادی را به خود جلب کرده و این محصول را در صنعت ساختمان‌سازی به یک جایگاه ویژه ارتقا داده است. بسیاری از شرکت‌های ساختمانی به دنبال استفاده از مواد با وزن کمتر در سازه‌های خود هستند. از این رو، تیرآهن لانه زنبوری با ساختار منحصر به فرد خود و کمترین میزان استفاده از فلز، علاوه بر وزن سبکی که دارد، از مقاومت و استحکام بالایی نیز برخوردار است.
هزینه‌ی پایین استفاده
استفاده از تیرآهن لانه زنبوری برای انواع مختلفی از سازه‌ها، موجب کاهش هزینه‌ها نسبت به محصولات دیگر می‌شود.
تقویت تیرآهن لانه زنبوری با چه روش‌هایی امکان‌پذیر است؟
اگر چه این محصول به خاطر وجود حفره‌های خالی در ساختارش از سایر محصولات متمایز می‌شود، اما با این تفاوت به مشکلاتی نیز برمی‌خورد.
جهت افزایش استحکام تیرآهن و رفع این نقاط ضعف، روش‌های گوناگونی وجود دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:
تقویت تیرآهن زنبوری با استفاده از ورق
در برخی مواقع، علاوه بر تنش‌های اصلی، تنش‌های خمشی نیز در ساختار تیرآهن زنبوری به وجود می‌آید که باعث کاهش کارآیی و عملکرد این تیرها می‌شود. بهترین راه حل برای جلوگیری از این امر، پر کردن حفره‌ها و حلقه‌های مجاور تیر که در معرض تنش خمشی قرار دارند، به ویژه زمانی که این تیرها به صورت پیوسته در سازه استفاده می‌شوند، با استفاده از ورق‌های پُر می‌باشد.
تقویت تیرآهن زنبوری با استفاده از بتن و فولاد
در محل تیکه‌گاه تیرآهن زنبوری، نیروی برشی و لنگر خمشی به شدت افزایش می‌یابد؛ به همین دلیل، تنش‌های خمشی نیز به طور چشمگیری افزایش می‌یابند. در چنین شرایطی، اقتصادی است که نواحی تحت تنش با استفاده از بتن پُر شوند. این عمل، سطح سختی و مقاومت تیر را افزایش می‌دهد و همچنین از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه است. در زیر، می‌توانید انواع مختلف این محصولات را مشاهده کنید.
شکل1_ تیرآهن لانه‌زنبوری با حفره‌های دایره‌ای
شکل 2_تیرآهن لانه‌زنبوری با حفره‌های شش‌ضلعی
شکل3_تیرآهن لانه‌زنبوری با حفره‌های سینوسی
کلام پایانی
اگر تمایل دارید که استحکام و مقاومت بیشتری در سازه‌ها داشته باشید، مناسب است که به استفاده از تیرآهن زنبوری روی آورید؛ با این حال، باید به‌خاطر داشته باشید که در برخی موارد، استفاده از این محصول ممکن است مجاز نباشد! همان‌طور که در این مقاله بیان شده است، تیرآهن لانه زنبوری ویژگی‌ها و مزایای بسیاری دارد که باعث گسترش کاربردهای آن نسبت به گذشته شده است.
در دهه ۱۹۴۰، تحقیقات فراوانی در زمینه تیرآهن لانه‌زنبوری صورت گرفت که نتایج آن نشان داد محصولی با مقاومت بسیار مناسب تولید شده است. به طور کلی، استفاده از این نوع تیرآهن بدون ضوابط خاصی محدود نیست، اما توصیه می‌شود که همواره استانداردهای لازم را رعایت کنید. عدم رعایت این استانداردها ممکن است منجر به عدم موفقیت در اجرای پروژه شود که این موضوع امری بسیار طبیعی است.
پیشنهاد سایت : 8 مورد از بهترین کارخانه های تولید تیرآهن در ایران
