تیرآهن لانه زنبوری چیست؟ بررسی مزایا، معایب و کاربردها

امروزه یکی از پرکاربردترین و کارآمدترین مصالحی که در امور ساختمان‌سازی کاربرد دارد، تیرآهن لانه زنبوری است. این تیرآهن مهم‌ترین و اصلی‌ترین پروفیل ساختمانی محسوب می‌شود که در پروژه‌های مختلف صنعتی و ساختمان‌سازی از آن استفاده می‌کنند. تیرآهن زنبوری در واقع یک تیرآهن با حفره‌هایی به شکل شش ضلعی، پنج ضلعی، دایره، مربع و… بوده و به تیرآهن شبکه نیز در بازار شناخته می‌شود. همچنین اگر در جایی CPE به گوشتان خود، متعجب نشوید، منظور همان تیرآهن زنبوری است. در این مطلب از مشاوران آهن قصد داریم در مورد تیرآهن زنبوری صحبت کنیم. همچنین شما می‌توانید برای دریافت بهترین قیمت تیرآهن لانه زنبوری و قیمت روز تیرآهن به وبسایت ما مراجعه کنید.

تیرآهن لانه زنبوری چیست؟

تیرآهن زنبوری یکی از انواع مختلف تیرآهن محسوب می‌شود که با ویژگی‌های منحصربه‌فردش در بالا بردن مقاومت خمشی یک سازه نقش بسیار مهمی دارد. این تیرآهن یکی از محصولات مهم و اساسی در صنعت ساخت و ساز است که به دلیل ویژگی‌هایش در همه جای جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد و طرفداران خاص خود را دارد. روی تیرآهن زنبوری سوراخ‌هایی وجود دارد که شکل ظاهری این تیرآهن را به لانه زنبور شبیه کرده است و به همین دلیل به تیرآهن لانه زنبوری شناخته می‌شود. این سوراخ‌ها ممکن است به شکل شش ضلعی، دایره‌ای یا شکل‌های هندسی دیگر باشد؛ اما بیشتر شکل شش ضلعی این تیرآهن شناخته شده است.

برای ساخت این تیرآهن، ابتدا باید آن را ببرند و سپس با ابزارهایی خاص تیرآهن را جوش ‌دهند. با انجام این کار قدرت خمشی تیرآهن لانه زنبوری افزایش خواهد یافت. اگر لنگر خمشی تیرآهنی ضعیف باشد، نیروهای وارد شده بر تیرآهن می‌توانند آن را خم کنند؛ در حالی که تیرآهن لانه زنبوری ساخته می‌شود تا مقاومت لنگر خمشی را بالا ببرد. تیرآهن لانه زنبوری نسبت به تیرآهن معمولی با وزنی کمتر همچنین از استحکام، مقاومت خمشی، مقاومت اینرسی و انعطاف بالاتری برخوردار است و در بخش‌هایی از ساختمان که وجود حفره این محصول مشکلی ایجاد نکند، استفاده از آن پیشنهاد می‌شود.

این تیرآهن یک ابزار اصلی در صنعت ساخت و ساز محسوب می‌شود و از زمان ورود به بازار فولاد تأثیر بسزایی بر روی طراحی و ساخت سازه‌ها داشته است. ساخت تیرآهن لانه زنبوری اولین بار به پیشنهاد آقای هورتون از شرکت آهن شیکاگو صورت گرفت. تولید این مدل تیرآهن از سال 1940 میلادی آغاز شده است و در کل فلسفه ایجاد تیرآهن زنبوری این بود که با افزایش ارتفاع تیرآهن، بدون مصرف مصالح اضافی قدرت خمشی مقطع افزایش پیدا کند. در این صورت استفاده از این تیرآهن به ‌عنوان تیر حائز اهمیت خواهد بود.

تاریخچه تیرآهن زنبوری

ایده اولیه تیرآهن لانه زنبوری به سال 1910 میلادی برمی‌گردد، زمانی که مهندسی به نام «هورتون» از شرکت آهن شیکاگو طرحی را برای افزایش استحکام تیرآهن با برش و جوشکاری مجدد آن ارائه داد؛ اما تولید انبوه این نوع تیرآهن تا دهه 1940 میلادی آغاز نشد. استفاده از تیرآهن‌های لانه زنبوری به سرعت در دهه 1950 میلادی رونق گرفت و به یکی از مصالح محبوب در پروژه‌های ساختمانی تبدیل شد.

در آن زمان، پس از جنگ جهانی دوم به دلیل کمبود فولاد، مهندسان ساخت و ساز به دنبال روش‌هایی جهت صرفه‌جویی در مصرف مصالح بدون افت کیفیت سازه بودند. به همین دلیل به سراغ تیرآهن زنبوری رفتند که هم ارزان‌تر و هم از نسبت مقاومت به وزن بسیار خوبی برخوردار بود. تیرآهن لانه زنبوری با شکل ظاهری شبیه به لانه زنبور، به دلیل داشتن حفره‌هایی در طول جان خود، بسیار سبک‌تر از تیرآهن‌های معمولی بود، در حالی که استحکام و مقاومت خمشی بالایی داشت.

آشنایی با ویژگی‌های خاص تیرآهن زنبوری

در ادامه شما را با ویژگی‌های خاص تیرآهن لانه زنبوری که سبب تمایز این تیرآهن نسبت به تیرآهن‌های دیگر شده آشنا می‌کنیم:

وزن سبک

وزن یک تیرآهن لانه زنبوری 30 الی 40 درصد سبک‌تر از تیرآهن معمولی با ابعاد مشابه است. این امر منجر به کاهش بار مرده سازه و در نتیجه صرفه‌جویی در مصرف مصالح در فونداسیون و اسکلت سازه می‌شود.

ارتفاع تیرآهن زنبوری

حداکثر ارتفاع تیرآهن لانه زنبوری (سایز تیرآهن) را تا 28 سانتی‌متر می‌توان افزایش داد که سبب می‌شود مقاومت خمشی تیرآهن به طور قابل توجهی افزایش یابد.

کارآمد بودن تیرآهن زنبوری

یکی از ویژگی‌های خاص تیرآهن لانه زنبوری افزایش عمق این تیرآهن بدون افزایش وزن آن است؛ بنابراین این تیرآهن جهت افزایش ظرفیت باربری کارآمد بوده و تا 40 درصد ظرفیت حمل لحظه‌ای بیشتری نسبت به سایر تیرآهن‌ها دارد.

کاهش لرزش

حفره‌های موجود در جان تیرآهن لانه زنبوری به‌ عنوان جاذب ارتعاش عمل می‌کنند و لرزش‌های سازه را تا حد قابل توجهی کاهش خواهند داد.

عبور آسان تأسیسات

حفره‌های موجود در جان تیرآهن زنبوری فضای مناسبی برای عبور لوله‌های تأسیساتی و کابل برق هستند و این امر سبب می‌شود تا نیاز به سوراخ‌کاری تیرها برای عبور تأسیسات کاهش یابد و به استحکام سازه نیز آسیبی نرسد.

افزایش استحکام

با وجود وزن کمتر، تیرآهن لانه زنبوری به دلیل شکل ظاهری خاص خود، مقاومت خمشی بالایی را ارائه می‌دهد. این ویژگی به سازه اجازه می‌دهد تا بارهای بیشتری را تحمل کند.

جدول مشخصات تیرآهن زنبوری

برای هر کدام از مشخصه‌های تیرآهن لانه زنبوری از حروف انگلیسی معینی استفاده می‌شود که در ادامه در جدول زیر مشخص شده است:

مزایای تیرآهن لانه زنبوری چیست؟

تیرآهن لانه زنبوری دارای مزایای مختلفی است که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• افزایش مقاومت خمشی تیر
• افزایش ممان اینرسی
• مقرون به‌صرفه بودن
• کاهش لرزش‌های سازه
• سبک بودن در مقایسه با تیر معمولی
• استفاده کمتر از فولاد
• قابلیت عبور لوله‌های تأسیساتی و برق از حفره‌های این تیرآهن
• حمل و نقل راحت به دلیل وجود حفره
• قابل استفاده در صنایع مختلف
• تحمل بار بیشتر

علت زنبوری کردن تیرها چیست؟

شاید این سوال برای شما هم پیش آمده باشد که چرا تیرآهن‌ها را به صورت زنبوری طراحی می‌کنند. در ادامه به دلایل این موضوع اشاره می‌کنیم:

تطبیق‌پذیری تیرآهن لانه زنبوری

تیرآهن زنبوری به‌ دلیل حفره‌های روی آن با سازه‌های گوناگون تطبیق‌پذیری بیشتری دارد و با توجه به اینکه این محصول در اشکال هندسی مختلفی مانند شش ضلعی، مربعی، دایره و … تولید و ساخته می‌شود، تطبیق‌پذیری زیادی در پروژه‌های ساختمانی نظیر پل‌ها و پارکینگ‌های چند طبقه خواهد داشت.

افزایش مقاومت و دوام تیرآهن

یک ویژگی مهم این تیرآهن، سختی آن محسوب می‌شود؛ در حالی که در وزن این محصول تغییری ایجاد نشده است. در حقیقت، مقاومت بالا و افزایش دوام این تیرآهن سبب می‌شود که در مقابل عوامل گوناگون و لرزش‌های معمولی، عمر طولانی‌تری داشته باشد و مدت زمان طولانی بتوان از آن در سازه بهره برد.

وزن سبک تیرآهن زنبوری

یکی از علت‌های محبوبیت این تیرآهن وزن سبک این محصول است. بسیاری از شرکت‌ها برای پروژه‌های خود به ‌دنبال این هستند که تیرآهن کمتری مصرف کنند و به همین دلیل تیرآهن لانه زنبوری با ساختار خاص خود و کمترین میزان فلز استفاده شده و در عین حال سبک بودن به یک گزینه مناسب تبدیل شده است.

اقتصادی بودن تیرآهن لانه زنبوری

به دلیل استفاده کمتر از فولاد در ساخت این تیرآهن، قیمت نهایی آن به طور قابل توجهی کمتر است و در صنعت ساخت و ساز یکی از مصالح پرکاربرد اقتصادی محسوب می‌شود.

طریقه ساخت تیرآهن زنبوری

تیرآهن لانه زنبوری شبیه سایر تیرآهن‌ها توسط روش نورد گرم تهیه می‌شود. در طی ساخت این تیرآهن در آغاز شمش فولادی را با کمک حرارت گرم می‌کنند تا شبیه موم و نرم شود. سپس با استفاده از غلتک‌های نورد در آن تغییر شکل ایجاد می‌کنند تا شکل تیر فولادی را به خود بگیرد.

البته ذکر این نکته مهم است که جهت ایجاد حفره‌ها روی بدنه تیرآهن لانه زنبوری ابتدا دو مقطع تیرآهن را به شکل زیکزاک برش داده و پس از آن دو مقطع را بر روی یکدیگر می‌گذارند و جوش می‌دهند. در طی این پروسه بخش‌های برآمده روی هم قرار می‌گیرند و جوش داده می‌شوند و این‌گونه تیرآهن زنبوری شکل اصلی خود را که دارای حفره است، پیدا خواهد کرد. 

می‌توان این تیرآهن را در اشکال هندسی مختلفی تولید کرد. برای این کار لازم است در ابتدای کار اشکال هندسی مورد نظر روی تیرآهن ترسیم شود. این اشکال بر سطح دو مقطع طوری طراحی می‌شود که با قرار گرفتن روی یکدیگر شکل مورد نظر ایجاد شود؛ مثلاً شش ضلعی، مربع، لوزی، دایره یا هر شکلی که مورد نظر است. بعد از اینکه الگوی برش یا شکل هندسی مورد نظر روی تیرآهن ترسیم شد، باید بریده شود که می‌توان به دو روش گرم یا برنول و سرد یا کوپال این برش را انجام داد.

انواع تیرآهن زنبوری از نظر شکل هندسی

تیرهای لانه زنبوری از نظر شکل هندسی و ابعاد برش دو نوع اصلی دارند که عبارتند از:

تیر لانه زنبوری حاصل از روش پانیر

در روش پانیر، ارتفاع تیر لانه زنبوری تا 1.5 برابر ارتفاع تیر معمولی شکل I می‌رسد. این مدل تیرها با کمک روش پانیر و با برش خطوط مشخصی به شکل لانه زنبوری تبدیل خواهند شد. این نوع مدل روش برش پانیر به‌عنوان یک روش متداول جهت ایجاد تیرهای زنبوری به‌ کار می‌رود.

تیر زنبوری حاصل از روش لیتسکا

با کمک این روش هم می‌توان تیرهای لانه زنبوری تهیه کرد. شبیه به روش پانیر، قطعات ورق مستطیل یا مربع روی دندانه‌های تیر جوش داده خواهند شد تا ظرفیت خمش تیز را زیاد کنند. این روش برای جوشکاری به دقت بالایی نیاز دارد.

کاربردهای تیرآهن زنبوری چیست؟

تیرآهن لانه زنبوری که به تیرآهن CPE نیز معروف است به دلیل مزایای متعددی نظیر مقاومت خمشی زیاد، مقرون به‌صرفه بودن، کاهش لرزه‌های سازه، افزایش ممان اینرسی و… کاربردهای گسترده‌ای در صنعت ساخت و ساز و صنایع دیگر دارد. مهم‌ترین کاربردهای تیرآهن زنبوری به شرح زیر است:

• طراحی قاب‌های خمشی
• ساخت سقف
• ساخت پارکینگ چند طبقه و راه‌پله
• ساخت پل‌
• سیستم‌های باربری جانبی
• تیرچه‌ها و تیرهای مختلط در بتن
• تیرهای ماشین‌آلات صنعتی
• برای اتصال تیر به ستون‌ها
• تیرهای شبکه‌های تک‌لایه فضاکار
• تیرهای قا‌ب‌های لنگرگیر و مهار‌بندی شده
• تیرهای طولی یا عرضی عرشه پل‌ها
• پی ساختمان‌ها

چرا تیرآهن لانه زنبوری را انتخاب کنیم؟

تیرآهن لانه زنبوری نوعی تیرآهن است که در قسمت جان خود دارای حفره‌هایی به‌صورت دایره، مربع، لوزی، شش ضلعی و… بوده و مزایای فراوانی مانند تطبیق‌پذیری با سازه‌های مختلف، وزن سبک به دلیل وجود حفره، هزینه مقرون به‌صرفه و اقتصادی، مقاومت خمشی بالا، طول عمر بالا و… دارد. از طرفی این محصول دارای ویژگی‌های خاص بوده که سبب می‌شود تا در بازار فولاد طرفداران زیادی پیدا کند و بیشتر افراد برای ساختمان‌سازی تیرآهن لانه زنبوری را انتخاب می‌کنند.

بیشتر شرکت‌های ساختمانی از تیرآهن کمتری در سازه‌های خود استفاده می‌کنند تا پروژه با هزینه کمتری ساخته شود؛ این در حالی است که تیرآهن لانه زنبوری با ساختار خاص و همچنین کمترین میزان فلز استفاده ‌شده در آن، علاوه بر این که سبک‌تر از تیرآهن معمولی بوده، از مقاومت و پایداری بالایی نیز برخوردار است و یک گزینه عالی برای استفاده در صنعت ساخت و ساز به‌ شمار می‌رود. بنابراین در کل استفاده از تیرآهن لانه زنبوری برای بسیاری از سازه‌ها، هزینه کمتری نسبت به سایر تیرآهن‌ها دارد و این موضوع برای مهندسان و سازندگان بسیار مقرون به‌صرفه است.

سوالات متداول