نحوه ساخت تیرآهن لانه زنبوری ( روش و مراحل ساخت و برش)

تیرآهن یکی از مقاطع فولادی اصلی و مورد استفاده در ساخت و ساز است. این محصول به سبب مقاومت و استحکام بالایی که دارد، توانسته نظر بسیاری از سازندگان را به خود جلب نماید. یکی از انواع تیرآهن موجود در بازار، تیرآهن لانه زنبوری است. این محصول برای اولین بار توسط یک شرکت در شیکاگو و به اختراع آقای هورتون ساخته شد. این محصول فولادی بدون افزایش وزن سازه، مقاومت آن را به شکل چشمگیری افزایش می دهد. در ادامه این مطلب به بررسی نحوه ساخت تیر لانه زنبوری خواهیم پرداخت.

تیرآهن لانه زنبوری چیست؟

تیرآهن لانه زنبوری در زبان لاتین با نام castellated beam  یا Honeycomb beam شناخته می شود. همچنین به اختصار به آن تیر CPE می گویند. همانطور که از نام این محصول فولادی مشخص است، در جان خود حفره هایی شبیه به لانه زنبور دارند. حفره های موجود در این سازه منجر به افزایش استحکام آن و ثابت بودن وزن نهایی تیر می شود.

دلایل ساخت تیر لانه زنبوری چیست؟

همانطور که گفتیم در جان این سازه حفره هایی وجود دارد که شکل و ویژگی آن را خاص کرده است. از سال های گذشته کشورهای اروپایی و آمریکایی از آن به عنوان عضوی از یک سازه استفاده می کردند.

اما دلایل ساخت تیر لانه زنبوری چیست؟ فلسفه و دلایل ساخت تیر لانه زنبوری این است که قدرت خمشی مقطع با افزایش ارتفاع و بدون استفاده از مصالح اضافی، بهبود یابد. در نتیجه با استفاده از این مقطع فولادی، ضمن صرفه جویی در هزینه ها، مقاومت و کارایی تیرآهن را افزایش داده ایم.

عمده کاربرد تیرهای لانه زنبوری به عنوان تیر فرعی سقف و تیر اصلی حمل بارهای ثقلی می باشد. پیشنهاد می کنیم مطلب " هدف اصلی از ساخت تیر لانه زنبوری " را حتما مطالعه کنید تا اطلاعات بیشتری در این باره کسب کنید.

فرمول محاسبه وزن تیرآهن لانه زنبوری

به طور کلی روش های متنوعی برای محاسبه وزن تیرآهن لانه زنبوری وجود دارد. یکی از رایج ترین روش ها، استفاده از فرمول محاسبه وزن است. شما می توانید با داشتن اطلاعاتی نظیر طول، عرض، ضخاخمت، چگالی و سطح، به سادگی وزن تیرآهن را محاسبه کنید.

وزن = (طول × عرض × ضخامت × چگالی) / سطح

طول تیر لانه زنبوری: بر حسب متر اندازه ‌گیری شده و منظور طول کل تیرآهن است.
عرض: بر اساس متر اندازه‌ گیری شده و عرض مقطع تیرآهن را نشان می‌ دهد.
ضخامت تیراهن لانه زنبوری: بر حسب متر بوده و ضخامت دیواره‌ های تیرآهن را نشان می‌ دهد.
چگالی: بر اساس کیلوگرم بر متر مکعب مشخص شده و بیانگر چگالی ماده تشکیل ‌دهنده تیرآهن است.
سطح: به متر مربع اندازه‌ گیری شده و نشان‌ دهنده مساحت سطح مقطع تیرآهن است.

جدول وزن تیرآهن لانه زنبوری

تیراهن لانه زنبوری به سبب حفره هایی که در بدنه خود دارد، وزن کمتری نسبت به دیگر تیرآهن ها خواهد داشت. به همین دلیل است که از آن برای افزایش استحکام سازه و کاهش وزن آن استفاده می کنند. در جدول زیر می توانید لیست کامل وزن تیر آهن لانه زنبوری را مشاهده کنید:

Cast IPE	hmm	H mm	s mm	t mm	Fa cm²	G kg/m (per ۱.۵h)	Ixa cm⁴	Wxa cm³	Fb cm²	IXb cm⁴	wₓb cm³
120	80	120	3.8	5.2	9.16	0.718	206	34.3	6.12	189	31.6
150	100	150	4.1	5.7	12.4	1.21	437	58.2	8.25	403	53.7
180	120	180	4.4	6.3	15.8	1.86	809	89.9	10.6	746	82.8
210	140	210	4.7	6.9	19.7	2.7	1370	131	13.1	1270	121
240	160	240	5.0	7.4	24.1	3.78	2200	184	16.1	2030	169
270	180	270	5.3	8.0	28.7	5.06	3330	247	19.1	3070	228
300	200	300	5.6	8.5	34.1	6.7	4910	327	22.9	4540	302
330	220	220	5.9	9.2	39.9	8.63	6990	423	26.9	6460	330
360	240	360	6.2	9.8	46.5	11	9790	544	31.7	9070	504
405	270	405	6.6	10.2	54.8	14.6	14550	719	37.0	13470	665
450	300	450	7.1	10.7	64.5	19	21010	934	43.2	19410	863
495	330	495	7.5	11.5	75.0	24.3	29580	1200	50.2	27330	1100
540	360	540	8.0	12.7	87.1	30.8	40890	1510	58.3	37780	1400
600	400	600	8.6	13.5	102	39.7	58290	1940	67.3	53700	1790
675	450	675	9.4	14.6	120	52.2	85430	2530	77.7	78290	2320
750	500	750	10.2	16.0	142	68.2	122400	3260	90.5	111800	2980
825	550	825	11.1	17.2	165	86.6	171100	4150	103	155700	3770
900	600	900	12.0	19.0	192	110	235300	5230	120	213700	4750

روش ساخت تیرآهن لانه زنبوری

در طریقه ساخت تیرآهن لانه زنبوری از تیرآهن معمولی استفاده می کنند. روی این نوع تیر به کمک شابلون طرحی به صورت خط زیگزاگ که به آن خط منکسر می گویند، ایجاد می شود. با زدن تک خال جوش روی بخش های مختلف تیرآهن از تاب برداشتن آن جلوگیری می کنند. در نتیجه تیر روی یک شاسی مستقر خواهد شد.

پس از آن به کمک دستگاه برش برنول، روی خط منکسر شروع به برش می کنند. به کمک این دستگاه تیر لانه زنبوری به دو قسمت تقسیم می شود. سپس یکی از قطعه های ایجاد شده را به اندازه یک دندانه جابجا می کنند. به این ترتیب دندانه ها و بخش های برجسته، مقابل یکدیگر قرار می گیرند.

پس از جابجایی لبه ها، بخش هایی که با یکدیگر در تماس هستند را به کمک جوش پر می کنند. پیشنهاد می کنیم که برای اتصال این بخش ها از جوش قوسی نیمه اتوماتیک استفاده کنید. چرا که جوش قوسی، یک جوش بی عیب، سریع و مقرون به صرفه است.

برخی از تولید کنندگان تیر لانه زنبوری، برای تقویت بیشتر این محصول فولادی از ورق استفاده می کنند. از ورق ها به منظور پر کردن حفره های ایجاد شده روی جان تیرآهن، استفاده می شود. همانطور که گفتیم در طریقه ساخت تیرآهن لانه زنبوری، می توان بدون افزایش وزن، مقاومت آن را افزایش داد. به عنوان مثال یک تیر معمولی در سایز 18 را با این فرایند می توان در حد مقاومت تیر 20 یا 22 رساند. همچنین با این کار سطح مقطع تیر آهن سایز 18 به 27 سانتی متر تبدیل می شود؛ در حالی که وزن آن ثابت است.

انواع تیر لانه زنبوری از نظر روش ساخت

تیرآهن لانه زنبوری با توجه به روش ساخت به دو دسته تقسیم بندی می شود که در ادامه آنها را معرفی خواهیم کرد:

تیر لانه زنبوری به روش پانیر

در بررسی نحوه ساخت تیر لانه زنبوری، می توان به روش پانیر اشاره کرد. در این روش ارتفاع تیر حدود 1 و نیم برابر تیرآهن معمولی افزایش می یابد. این روش یکی از متداول ترین روش ساخت تیرهای لانه زنبوری در دنیا می باشد.

تیرآهن لانه زنبوری به روش لیتسکا

در روش لیتسکا قطعات مربع یا مستطیل شکل روی دندانه ها جوش داده می شود. این کار منجر به افزایش ظرفیت خمشی سازه خواهد شد. در تولید تیرآهن به این روش، باید جوشکاری با نهایت دقت انجام شود.

نحوه تقویت تیرآهن لانه زنبوری چگونه است؟

با توجه به ساختار تیر لانه زنبوری، علاوه بر تنش خمشی اصلی در محل حلقه ها، تنش خمشی در محل برش ها نیز ایجاد می شود. در بسیاری از مواقع تنش خمشی در محل برش ها بزرگتر از تنش اصلی خواهد بود. همین مسئله منجر به کاهش کارآیی تیرآهن می شود. به منظور تقویت تیر لانه زنبوری و افزایش تنش خمشی اصلی، برخی از حفره ها را با ورق پر می کنند.

در بخش هایی از مقطع، نیروی برشی و لنگر خمشی زیاد است. این بخش ها را به کمک پر کردن حفره ها تقویت می کنند. همانطور که گفتیم تیرآهن های لانه زنبوری به دلیل حفره هایی که در جان آنها وجود دارد ممکن است در محل تکیه گاه در مقابل تنش های برشی ضعیف عمل کنند.از این رو برای جبران این عیب حفره ها با ورق های تقویتی به صورت کامل توسط جوش پر می شوند .نوعی از تیرآهن لانه زنبوری وجود دارد که برای بریدن قطعات بالا و پایین تیر از ورق واسطه استفاده می شود و ورق واسطه بین دندانه ها جوش داده می‌شود. تیرآهنی که به این روش ساخته می‌شود از تیرآهن بدون ورق واسطه بسیار مستحکم تر و قوی تر میباشد.

روش های برش تیرآهن لانه زنبوری

تیر لانه زنبوری به کمک برش هایی روی جان تیر آهن معمولی ساخته می شود. روش های برش به انواع مختلفی تقسیم می شوند که عبارت است از:

برش گرم یا برنول

برش گرم یا برنول به روشی گفته می شود که از احتراق گاز استیلن و اکسیژن، حرارت زیادی تولید می شود. این حرارت از نوک مشعل خارج شده و سبب ذوب محل مورد نظر می شود. این روش نسبت به روش سرد هزینه کمتری دارد. از مهم ترین مزایای این روش می توان به سرعت بالای برشکاری، کاهش ضایعات و مکانیزه کردن عملیات برشکاری اشاره کرد.

لازم به ذکر است که برش تیر لانه زنبوری به روش گرم یا برنول، معایبی نیز دارد. این روش نسبت به سایر روش ها ایمنی پایین تری دارد و منجر به سوختگی می شود. از معایب دیگر این روش می توان به افزایش دمای فلز اشاره کرد. این اتفاق سبب تغییر خاصیت شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی محل برش می شود. در نتیجه استحکام و مقاومت آن کاهش پیدا خواهد کرد.

روش سرد یا کوپال

این روش نسبت به برنول کمتر استفاده می شود. در این روش بخشی از تیرآهن که باید برش بخورد، لبه گیوتین قرار می دهند. پس از آن با فشار شاسی، تیغه های گیوتین محل مورد نظر را برش می دهند.

از مزایای این روش می توان به عدم تولید براده اشاره کرد. اما در مقابل می تواند سبب دفرمه شدن تیرآهن شود. چرا که فشار زیادی را به تیر وارد می کند. از مزایای دیگر آن می توان به سرعت بسیار بالا و تولید اشکال هم اندازه در کمترین زمان اشاره کرد.

روش های دیگر برش تیرآهن لانه زنبوری را می توان موارد زیر دانست:

• برش واترجت
• برش لیزری
• برش با سنگ فرز
• برش با اره آتشی

در پایان

در این مطلب در مورد نحوه ساخت تیرآهن لانه زنبوری صحبت کردیم. همانطور که گفتیم این مقطع فولادی به دلیل روش تولید و ویژگی های خاص خود، مقاومت و استحکام بالایی دارد. اما با این وجود در برخی از مواقع، ممنوعیت استفاده نیز وجود دارد. در مطلب " ممنوعیت استفاده از تیر لانه زنبوری " به صورت کامل به این موضوع پرداخته ایم. همچنین شما می توانید برای خرید و اطلاع از قیمت تیرآهن با شماره 03155057 تماس بگیرید تا کارشناسان ما شما را راهنمایی کنند.