تیرهای لانه زنبوری

تعریف تیرهای لانه زنبوری :

دلیل نامگذاری تیرهای لانه زنبوری ، شکل گیری این تیرها پس از عملیات ( بریدن و دوباره جوش دادن ) و تکمیل پروفیل است . اینگونه تیرها در طول خود دارای حفره های توخالی (در جان) هستند که به لانه زنبور شبثه است ؛ به همین سبب به اینگونه تیرها لانه زنبوری می گویند.

هدف از ساخت تیرهای لانه زنبوری :

هدف این است که تیر بتواند ممان خمشی بیشتری را با خیز (تغییر شکل ) نسلتا کم، همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه تحمل کند ؛ برای مثال ، با مراجعه به جدول تیرآهن ارتفاع پروفیل IPE-18 را که 18 سانتیمتر ارتفاع دارد ، می توان تا 27 سانتیمتر افزایش داد.

محاسن و معایب تیر لانه زنبوری :

باتوجه به مثال گفته شده در بالا با تبدیل تیرآهن معمولی به تیرآهن لانه زنبوری ، اولا : مدول مقطع و ممان انرسی مقطع تیر افزایش می یابد . ثانیا : مقاومت خمشی تیر نیز افزوده می گردد . در نتیجه ف تیری حاصل می شود با ارتفاع بیشتر ، قویتر و هم وزن تیر اصلی . ثالثا : با کم شدن وزن مصالح و سبک بودن

تیر ، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود. رابعا : از فضاهای ایجاد شده (حفره ها) در جان تیر می توان لوله های تاسیساتی و برق را عبور داد. در ساختن تیر لانه زنبوری مه منجر به افزایش ارتفاع تیر می شود ، باید استاندارد کاملا رعایت گردد ؛ در غیر اینصورت ، خطر خراب شدن تیر زیر بار وارد شده حتمی است.

از جمله معایب تیر لانه زنبوری ، وجود حفرهای آن است که می تواند تنشهای برشی را در محل تکیه گاهها پل به شتون یا اتصال تیراهن تودلی (تیر فرعی) به پل لانه زنبوری تحمل کند ؛ بنابراین ، برای رفع این عیب ، اقدام به پر کردن بعضی حفره ها با ورق فلزی و جوش می کنند تا اتصال بعدی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام شود. تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی می تواند 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

روشهای مختلف برش تیر آهن :

1- برش به روش کوپال : با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که به گیوتین مخصوص مجهز است ، تیرآهن به شکل سرد در امتداد خط منکسر قطع می شود.

2- برش به روش برنول : برش در این حالت به صورت گرم انجام می گیرد ؛ به این صورت که کارگر ماهر برش را با شعله بنفش رنگ قوی حاصل از گاز استیلن و اکسیژن، به وسیله لوله برنول ، انجام می دهد.

بریدن تیرهای سبک به وسیله ماشینهای برش اکسیژن شابلن دار نسبتا ساده است .

در ایران تیرهای لانه زنبوری را بیشتر با دست تهیه می کنند.

روشهای ساختن تیر لانه زنبوری و تقویت آن :

روش تهیه تیرهای لانه زنبوری از این قرار است که ابتدا در روی جان تیرآهن نورد شده با استفاده از اگو که بصورت 5. شش ضلعی از ورق آهن سفید یم میلیمتری (شابلن) با توجه به استاندارد ساخته شده خط می گردد ؛ سپس تیرآهن را روی یک شاسی افقی با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف برای جلوگیری از تاب برداشتن قرار می دهند . آن گاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منکسر اقدام به برش می کنند تا

پروفیل به دو قسمت بالا و پایین تقسیم شود. حال اگر قسمت بالا را به اندازه یک دندانه جابجا کنیم و دندانه های دو قسمت با و پایین را به دقت مقابل هم قرار دهیم و از دو طرف کارگر ماهر آنرا جوشکاری کند 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 . همان طور که در مطالب قبلی نیز گفتم ، تیر ساخته شده در محل تکیه گاهها با توجه به حفره های خالی آن در مقابل تنشهای برشی ضعیف می شود . برای جبران این نقیصه ، با توجه به منحنی نیروی برشی نیز به پر کردن حفره ها با ورقهای تقویتی اقدام می کنیم.لازم به ذکر است که حداقل باید یک حفره با ورق در تکیه گاه به وسیله جوش کامل پر شود.

در پایان یادآور می شوم که یک نوع دیگر از پروفیلهای لانه زنبوری را پس از بریدن قطعات بالا و پایین ورق واسطه اضافه می کنند که این ورق ورق واسطه بین دندانه ها جوش می شود . در نتیجه ، تیر حاصل به مراتب قویتر از تیری است که بدون ورق واسطه ساخته می شود .

تقویت تیرهای لانه زنبوری به کمک رفتار مرکب بتن و فولاد در تیرهای لانه زنبوری علاوه بر تنشهای خمشی اصلی در محل حلقه ها تنشهای خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد میگردد که گاهی این تنش از تنشهای خمشی اصلی در تیر بزرگترند. این تنشها از کارایی تیر می کاهند و برای مقابله با آنها باید حلقه های کناری را با ورق پر کرد خصوصا هنگامی که از این نوع تیرها بصورت یکسره استفاده می شود در محل تکیه گاهها که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد می باشد تنشهای خمشی بشدت افزایش میابد و نیاز به تقویت تیر در این محلها می باشد که از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نمی باشد. در این پروژه برای مقابله با این ضعف در تیرهای لانه زنبوری رفتار مرکب بتن و فولاد تهیه شده هست . به این ترتیب که داخل تیر فلزی در نقاطی که تنشهای ثانویه قابل ملاحظه می باشند از بتن پر می شود و کشش حلقه های خالی را به عمل تغییر می دهد و این امر سختی و مقاومت تیر را افزایش می دهد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد.

**** شکل پذیری و ظوابط طراحی قابهای متشکل از تیرهای لانه زنبوری از دیدگاه مقاومت در برابر زلزله:

قابهای متشکل از تیر های لانه زنبوری به طور گسترده و روز افزون (غالبا توام با سیستم مهار بندی متقرب المحور ) در صنایع ساختمانی کشورمان مورد استفاده قرار داده می شوند . خصوصیات هندسی تیرهای لانه زنبوری به نحوی است که تحت اثر تغییرات لنگر خمشی ، تغییر شکلهای (اصطلاحا ) ثانوی برشی ، که اغلب قابل ملاحظه اند به وقوع پیوسته تغییر مکان جانبی سازه تحت اثر اعمال نیروهای جانبی ناشی از زلزله در جهت عدم اطمینان می گردد. اثرات این تغییر شکلها ، در تیر های لانه زنبوری در مقایسه با تیرهای دارای جان توپر با سختی خمشی معادل، منجر به بروز تغییر مکان جانبی بیشتر و نتیجتا افزایش اثر بار p ، به ویژه در حیطه رفتار ماوراء الاستیک در این قابه می گردد . بروز تمرکز تنش و شدت زیاد حوضه تنشی در گوشه سوراخها ، ملاحظاتی را در طراحی این تیرها در مقابل اثرات ناشی از پدیده خستگی کم تواتر در اثر وقوع زلزله ، ایجاب می نماید .

گونه های مختلف گسیختگی تیرهای لانه زنبوری ، شامل انحنا ء مختلف کمانش کلی و موضعی و کمانیسم محتمل پلاستیک و شکست می باشد . باتوجه به آنکه شکل پذیری و توانایی جذب انرژی ، تابع میزان قابلیت رفتار عضو سازه ای در حیطه پاسخ غیر خطی ماوراء الاستیک بوده و معیارهای مناسبی از دیدگاه ظرفیت مقاومت و کیفیت رفتار در مقابل نیروهای ناشی از زلزله شدید تلقی می گردند . ضرورت تدوین ظوابط منطقی جهت ایجاد

امکانات رفتار شکل پذیر در قابهای متشکل از تیرهای لانه زنبوری محرز می گردد . بر اساس مطالعات آنالیتیک عددی و آزمایشگاهی رفتار خمیری و حدی این تیرها مورد بررسی قرار داده شده نکاتی در مورد مقولاتی از قبیل اثرات تمرکز تنش ، تنش های پس ماند بروز پلاستیسیته موضعی و گسترده ، مکانیسمهای گسیختگی پلاستیک مورد بحث قرار داده شده است و رفتار غیر خطی تیر لانه زنبوری از نظر عملکرد غیر خطی مصالح ، با در نظر گرفتن اثرات سخت شدگی جنبشی به روش اجزاء محدود مطالعه شده و با ملحوظ داشتن اثرات گسترش ترک در گوشه سوراخها در کاهش ضرفیت باربری حد نهایی تیر ، رفتار غیر خطی تیر به صورت روابط بار تغییر مکان و لنگر و تغییر زاویه ارائه گردیده است که با نتایج حاصل از آزمایش مطابقت داشته است . همچنین از طریق طرح ریزی آزمایشهای ویژه رفتار غیر خطی اجزا تشکیل دهنده تیر لانه زنبوری مطالعه آزمایشگاهی چندی بر تیرهای لانه زنبوری اصلاح شده به منظور بهبود رفتار خمیری و افزایش شکل پذیری گزارش شده است . تحقیقات جاری شامل بررسی آزمایشگاهی رفتار قابهای متشکل از تیرهای لانه زنبوری از دیدگاه شکل پذیری همچنین مطالعه پدیده کمانش جانبی – پیچشی چون در دست انجام است تا بدست آمدن نتایج مطالعات جامعتر از دیدگاه رفتار لرزه ای توصیه های ذیل را می توان به عنوان الگوی اولیه جهت تدوین

ضوابط طراحی سازهای فولادی متشکل از تیرهای لانه زنبوری مقاوم در مقابل زلزله( یا بدون سیستم های مهار بندی ) به عنوان مکمل ضوابط طراحی تیرهای لانه زنبوری تلقی نمود:

1- اثرات تغییر شکلهای برشی ثانویه تیر لانه زنبوری ( و ستونهای تسمه دار) در تحلیل ملحوظ گردد.

2- تحلیل با در نظر گرفتن نیروی p انجام شود.

3- تحلیل با در نظر گرفتن اثرات ناشی از انعطاف پذیری اتصالات مربوطه انجام شود.

4- تا انجام تحقیقات گسترده تر به منظور کاهش تغییر مکان جانبی سیستم مقاوم حتی المقدور از سیستم قاب فضا کار متشکل از تیرهای لانه زنبوری بدون استفاده از سیستم مهاربندی مختلط اجتناب گردد.

5 – در کلیه اجزاء تیر خواص مقاطع فشرده رعایت گردد.

6- طول عضو لانه زنبوری به نحوی اختیار گردد که مقاومت پلاستیک مقطع از نظر کنترل طرح با ایمنس مکفی بر سیلان برشی پیشی گیرد و به طور کلی مکانیسم پلاستیک خمشی یا شبه ویرندیلی مقدم بر سایر گونه های گسیختگی صورت پذیرد و تا میزان قابل ملاحظه ای از تغییر شکل از بروز گونه های گسیختگی ممانعت به عمل آید.

7 – از سخت کننده های جان در پانل های انتهایی استفاده شود و محاسبات با در نظر گرفتن اثر سخت شدگی جان انجام گردد.

8- برای ممانعت از بروز گسیختگی تردگونه و همچنین بروز کمانش موضعی در گوشه بازشوها و بهبود رفتار تحت اثر پدیده خستگی کم تواتر قوسی به مشخصات ارائه شده در ضمیمه الف مبحث دهم مقررات ملی ساختمانی ایران در گوشه بازشوها اجرا گردد.

9 – از جوش با نفوذ کامل استفاده گردد.

10 – به منظور جلوگیری از کمانش جانبی-پیچشی مقاطع T ، تا فاصله 4/1 طول دهانه از اتصال تیر به ستون قیود جانبی به فواصلی برابر با بعد به پانل و از آن به بعد فواصل متناسب برای تیرهای شکل پذیر در نظر گرفته شود.

11 – از تقویتهای مناسب جان برای جلوگیری از کمانش تحت اثر بار متمرکز و برش زیاد استفاده گردد.

12- از تقویتهای مناسب جان برای افزایش ظرفیت چرخشی لوله های مقاطع T در مکانیسم شعبه ویرندیلی در پانلهای بحرانی استفاده گردد.

13 – تا انجام تحقیقات گسترده تر ، تحت بارهای دوره ای و مطالعه رفتار هیستریک ، سیستم های قاب فضا کار متشکل از تیرهای لانه زنبوری ، توام با سیستمهای مهاربندی (مختلط) به عنوان قاب فضا کار لنگر گیر معمولی (بدون قابلیت عملکرد و شکل پذیر ویژه ) و با ضریب رفتار مناسب با آن بکار گرفته شود.

14- حداکثر ارتفاع سیستم های مختلط توام با قاب معمولی متشکل از تیرهای لانه زنبوری به 50 متر محدود گردد.

15 – استفاده از تیرهای لانه زنبوری به عنوان عضو تیر واسط در قابهای مهاربندی شده با سیستم مهاربندی واگرا مجاز نمی باشد.

16 – فولاد مورد استفاده باید از نوع شکل پذیر ، با مقاومت مناسب در مقابل گسیختگی سریع و با دمای انتقال پایین باشد.

17 – حداکثر مقاومت سیلان فولاد مورد مصرف 3600 kg/cm2 محدود گردد.

18 – نوع سطوح برشی حاصل از ماشین و برش اتوماتیک شعله ای با کیفیت خوب قابل قبول می باشد ولی سطوح برشی حاصل از برش شعله ای دستی باید پرداخت داده شود.

19 – حداکثر رواداری مجاز از نظر عدم هم امتداد بودن و دو نیمه جوش شده تیر که بر حسب نسبت اندازه نابجایی اولیه در وسط ارتفاع اعضاء قائم جان به ارتفاع کل جان تعریف می شود.

20 – حتی المقدور طراحی این تیرها به صورت مرکب (مختلط) با عملکرد توام با بتن کف انجام شود. اتصالات موسوم به خورجینی قبل از آنکه بتوان در مورد نحوه عملکرد اتصالات موسوم به خورجینی از دیدگاه رابطه بین لنگر و چرخش اتصال و همچنین شکل پذیری اتصال و در نتیجه میزان مطلوب بودن این اتصالات به عنوان اتصالات قابهای فضایی شکل پذیر یا بدون مهار بندی اضهار نظر قطعی نموده ، لازمست تحقیقات دامنه داری در مورد رفتار استاتیکی و دینامیکی اینگونه اتصالات انجام شود.

مطالعاتی که در حیطه الاستیک روی رفتار تیرهای خورجینی انجام گرفته حاکی از آن است که میزان گیرداری این اتصالات را می توان در جهات تیرهای خورجینی با استفاده از ورقهای اتصال که در بالا و پایین به بال تیرهای خورجینی و به ستون و در عین حال به کناره نبشی های اتصال فوقانی و تحتانی جوش شده اند ، بهبود بخشید و تمایل به پیچش ناشی از برون محوری را در ناحیه اتصال خنثی نمود و در عین حال از نظر میزان تمرکز تنش نیز شرایطی مناسبی را ایجاد کرد استفاده از لچکی هایی جهت جلوگیری از تغییر شکل نبشیهای اتصال فوقانی و تحتانی نه تنها از نظر ایجاد محدودیت و قیود بیشتر در تغییر مکان جانبی پیچشی تیرهای خورجینی بلکه از نظر افزایش میزان گیرداری اتصال تیر فرعی به مجموعه نیز خورجینی و ستون نیز موثر می باشد. در عین حال با توجه به تمایل تیرهای خورجینی به تغییر مکان جانبی پیچشی به علت برون محوری ، انتضار می رود تیرچه ها و مصالح مورد استفاده در کف طبقات معولا قادر به جلوگیری از تغییر مکان جانبی-پیچشی تیرهای خورجینی و بهبود بخشیدن به این نقطه ضعف ناشی از برون محوری اتصال باشند.

استفاده از ورقهای فوقانی و تحتانی به نحوه مذکور در سطور فوق در محل اتصال و همچنین استفاده از تسمه های متصل کننده تیرهای خورجینی در فواصلی متناسب در طول دهانه تیرهای خورجینی از نظر محدود نمودن تغییر شکلهای جانبی پیچشی تیرها مفید خواهند بود . استفاده از تیرهای خورجینی ناودونی و ستونهای دوبل متشکل از پروفیلهای ناودونی به نحوی که جان تیر جان تیر خورجینی در تماس با جان پروفیل ، ستون باشد به لحاظ کاهش میزان برون محوری رفتار من حیث المجموع بهتری ، چه از نظر میزان لنگر قابل انتقال توسط اتصال و چه از نظر نحوه توزیع تنشها و ضرائب تمرکز تنش ، در حیطه الاستیک نشان می دهند . تحقیقات بیشتر در زمینه رفتار ماوراء الاستیک این اتصالات و رفتار در مقابل بارهای متناوب دوره ای و تغییر علامت دهنده در حال حاظر در دست انجام می باشد.

تیرهای لانه زنبوری

مطالب مشابه :

تیر آهن لانه زنبوری

تیر آهن های لانه زنبوری

نحوه درست کردن تیر لانه زنبوری و فواید استفاده از آن

تیر لانه زنبوری

تیر لانه زنبوری

ساختن تیر لانه زنبوری

تیرآهن های لانه زنبوری

تیرهای لانه زنبوري ـ بادبندها ـ پله ـخرپا در ساختمانهاي اسكلت فلزي و ...

تیرهای لانه زنبوری