کاربرد تیرآهن لانه زنبوری در پروژه های مقاوم سازی و سبک سازی ساختمان
در میان انواع آهن آلات مورد استفاده در پروژه‌های عمرانی و صنعتی، تیرآهن لانه زنبوری جایگاه خاصی دارد. این مقطع فولادی با طراحی خاص، شامل حفره های منظم شش‌ضلعی یا دایره‌ای در جان تیر، به مهندسان و پیمانکاران امکان می دهد همزمان به دو هدف مهم برسند! افزایش مقاومت خمشی و کاهش وزن سازه.
راز این عملکرد، در همان حفره ها نهفته است؛ جایی که افزایش ارتفاع مؤثر مقطع و حذف بخشی از جان تیر، منجر به بهبود توان تحمل بارهای خمشی و فراهم شدن مسیر عبور تأسیسات (لوله‌کشی، کابل‌کشی و کانال‌ها) در درون سازه می شود.
تیرآهن لانه زنبوری به دلیل ترکیب استحکام ساختاری با انعطاف‌پذیری در طراحی، در بسیاری از پروژه‌ها کاربرد دارد:
- ساختمان های چندطبقه برای دهانه‌های بزرگ و کاهش نیاز به ستون میانی
- ساخت سوله‌ها و سالن‌های صنعتی به‌منظور سبک‌سازی و تسهیل نصب تجهیزات
- پل‌ها و سازه های خاص که نیازمند تحمل بار سنگین با متریال کم‌وزن‌تر هستند
- پروژه‌های صنعتی که مسیر عبور تأسیسات باید از درون تیرآهن عبور کند بدون نیاز به برش یا تغییر سازه
این محصول به دلیل مزایای فنی، محبوبیت زیادی در بین مهندسان پیدا کرده، اما مانند هر مقطع فولادی دیگر، نیازمند انتخاب دقیق بر اساس استاندارد تولید، کیفیت برش و جوشکاری، و هماهنگی با محاسبات سازه‌ای است.
تیرآهن لانه زنبوری 18 چیست؟
تیرآهن لانه زنبوری سایز 18، نوعی تیر فولادی با جان سوراخ دار (معمولاً شش‌ضلعی) است که با هدف افزایش مقاومت خمشی و کاهش وزن کلی سازه طراحی و تولید می شود. این تیرآهن مطابق استاندارد IPE ساخته شده و مناسب سازه هایی با دهانه متوسط تا بلند است.
مشخصات فنی تیرآهن لانه زنبوری 18
| ویژگی | مقدار |
| سایز | 18 |
| طول هر شاخه | 12 متر |
| استاندارد | IPE |
| وزن هر شاخه | 225–226 کیلوگرم |
| کارخانه تولیدکننده رایج | ذوب‌آهن اصفهان |
| شکل حفره ها | شش‌ضلعی (CPE) |
روش‌های تولید تیرآهن لانه زنبوری
- روش سرد (کوپال): برش مکانیکی، جابه‌جایی نیمه‌های تیر و جوش مجدد.
- روش گرم (نوبل): برش حرارتی با شعله و تولید سریع‌تر در تیراژ بالا.
کاربردهای تیرآهن لانه زنبوری سایز 18
- ساخت اسکلت فلزی سوله‌ها و سالن‌ها
- ستون‌ها و تیرهای اصلی سقف
- پل‌ها و راهروهای صنعتی
- عبور تاسیسات مکانیکی و برقی از جان تیر
دلایل استفاده از تیرآهن لانه زنبوری سایز 18
- افزایش ممان اینرسی بدون افزایش وزن
- کاهش مصرف فولاد در دهانه‌های بلند
- سهولت اجرای تأسیسات ساختمانی
- کاهش هزینه‌های کلی پروژه
جدول مقایسه وزن تیرآهن لانه زنبوری
| سایز | طول شاخه (متر) | وزن (کیلوگرم) |
| 14 | 12 | 155 |
| 16 | 12 | 195 |
| 18 | 12 | 225–226 |
| 20 | 12 | 275 |
تیرآهن لانه زنبوری 18 انتخابی ایده‌آل برای پروژه‌هایی است که نیاز به مقاومت بالا، کاهش وزن سازه و امکان عبور تأسیسات از جان تیر دارند. با انتخاب محصول استاندارد و خرید از تامین‌کننده معتبر، می توان بازده اقتصادی و فنی پروژه را به حداکثر رساند.
نحوه ساخت تیرآهن لانه زنبوری
فرآیند تولید تیرآهن لانه زنبوری با هدف ایجاد حفره های منظم در جان تیر برای افزایش ارتفاع مؤثر مقطع و کاهش وزن سازه انجام می شود. این محصول معمولاً از تیرآهن های استاندارد مانند IPE ساخته می شود و در دو روش اصلی تولید می شود.
روش سرد (کوپال)
- انجام فرآیند بدون حرارت برای حفظ ساختار متالورژیکی تیرآهن
- رسم و علامت‌گذاری دقیق الگوی حفره های شش‌ضلعی روی جان تیرآهن
- برش جان تیر با دستگاه گیوتین صنعتی و دقت میلی‌متری
- جابه‌جایی دو نیمه تیر در امتداد طولی برای افزایش ارتفاع و ایجاد حفره ها
- اتصال مجدد دو نیمه با جوشکاری ممتد و دقیق مطابق محاسبات مهندسی
- صرف زمان و هزینه بیشتر، اما با کیفیت هندسی و ابعاد دقیق‌تر
- مناسب برای پروژه‌های با دهانه بلند یا سازه هایی با نیاز به کنترل ابعادی بالا
در روش سرد یا کوپال، فرآیند ساخت تیرآهن لانه زنبوری با دقتی میلی‌متری انجام می شود تا کیفیت هندسی و ابعادی محصول در بالاترین حد ممکن باقی بماند. ابتدا الگوی منظم حفره ها که معمولاً شش‌ضلعی هستند، روی جان تیرآهن با ابزار دقیق رسم و علامت‌گذاری می شود. سپس عملیات برش توسط دستگاه گیوتین صنعتی صورت می گیرد که باعث می شود جداسازی فلز بدون حرارت و تغییر ساختار متالورژیکی انجام شود.
بعد از برش، دو نیمه تیر با جابه‌جایی مشخص در امتداد طولی، به شکلی کنار هم قرار می گیرند که ارتفاع موثر تیر افزایش یافته و حفره ها شکل بگیرند. در مرحله پایانی، دو نیمه با جوشکاری ممتد و دقیق دوباره به هم متصل می‌شوند تا محصولی مقاوم و هم‌راستا با محاسبات مهندسی تولید شود. این روش اگرچه هزینه و زمان بیشتری می‌طلبد، اما برای پروژه‌هایی با دهانه‌های بلند یا سازه هایی که نیاز به کنترل هندسه دقیق دارند، انتخابی ایده‌آل محسوب می شود.
روش گرم (نوبل)
- علامت‌گذاری خطوط برش بر روی جان تیر با خال‌جوش‌های اولیه
- جداسازی دو نیمه تیر با استفاده از برش حرارتی
- جابه‌جایی دو نیمه به اندازه یک دندانه برای شکل‌گیری حفره های شش‌ضلعی
- جوشکاری کامل لبه‌ها پس از جابه‌جایی
- نصب ورق‌های تقویتی در نقاط حساس در صورت نیاز برای افزایش مقاومت
- سرعت تولید بالا و امکان اجرای تیراژ در مقیاس صنعتی
- انتخابی اقتصادی برای پروژه‌های عمومی، سوله‌ها و ساختمان‌سازی سریع
روش گرم یا نوبل، یکی از پرکاربردترین شیوه‌های تولید تیرآهن لانه زنبوری در ایران به‌شمار می‌آید که به دلیل سرعت بالا و هزینه کمتر، به‌صورت گسترده در کارخانه‌ها اجرا می شود. در این فرآیند، ابتدا خطوط برش با استفاده از خال‌جوش بر روی جان تیر مشخص می‌گردد تا عملیات جداسازی دقیق‌تر انجام شود.
سپس با استفاده از تجهیزات برش حرارتی، بخش‌های بالایی و پایینی تیر از یکدیگر جدا می شوند در ادامه این دو بخش به اندازه یک دندانه نسبت به هم جابه‌جا شده و حفره های شش‌ضلعی در جان تیر پدیدار می‌گردند. پس از کامل شدن جابه‌جایی، لبه‌ها به‌طور کامل جوش داده می‌شوند و در صورت لزوم، ورق‌های تقویتی برای افزایش مقاومت خمشی یا برشی در نقاط حساس نصب می شوند این روش به دلیل سادگی و توانایی تولید تیراژ بالا، بیشتر برای پروژه‌های عمومی ساختمان سازی، سوله‌ها و سازه هایی که سرعت اجرا در آن‌ها اهمیت دارد، مورد استفاده قرار می گیرد.
💡 نکته: شکل حفره ها می تواند شش‌ضلعی، دایره‌ای یا حتی بیضوی باشد که هرکدام ویژگی‌های سازه‌ای خاص خود را دارند.
کاربرد تیرآهن لانه زنبوری در پروژه ها
تیرآهن لانه زنبوری به دلیل طراحی خاص و وجود حفره های منظم در جان خود، ترکیبی از مقاومت خمشی بالا و وزن کمتر را ارائه می دهد که در بسیاری از پروژه‌های عمرانی و صنعتی مورد توجه مهندسان قرار گرفته است. این ویژگی‌ها باعث می شود این مقطع فولادی بتواند نقش مؤثری در بهینه‌سازی وزن سازه، کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت اجرا ایفا کند.
مهم‌ترین موارد استفاده از این نوع تیرآهن به شرح زیر است:
استفاده به‌عنوان عناصر سقفی
در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی، از تیرآهن لانه زنبوری به‌عنوان تیر اصلی یا فرعی در سیستم‌های سقف مانند تیرچه‌بلوک یا دال بتنی استفاده می شود. این تیرها بعد از نصب، داخل بتن مدفون شده و بخشی از یک مقطع مرکب با بتن را تشکیل می‌دهند. به دلیل وزن کمتر نسبت به تیرآهن‌های توپر با همان ارتفاع، نیروهای مرده سقف کاهش یافته و این موضوع باعث کم شدن حجم بتن و آرماتور و در نتیجه کاهش هزینه کل پروژه می شود. ضمن آنکه وجود حفره ها امکان عبور تأسیسات یا کابل‌کشی را بدون نیاز به سوراخ‌کاری اضافه فراهم می کند.
استفاده در ستون‌ها و سازه های خاص
در برخی سازه ها که به‌طور همزمان تحت بارگذاری محوری و خمشی قرار می گیرند، استفاده از تیرآهن‌هایی با ارتفاع بیشتر می تواند عملکرد سازه را بهبود دهد. به‌عنوان مثال، تیرآهن 16 لانه زنبوری به دلیل ارتفاع مؤثر و سختی خمشی بالاتر نسبت به تیرهای توپر مشابه، گزینه مناسبی برای استفاده به‌عنوان ستون‌های میانی یا گوشه در سازه های صنعتی یا فضاهای بزرگ محسوب می شود. این مقطع در عین سبک بودن، توان تحمل بارهای ترکیبی را افزایش داده و امکان طراحی اقتصادی‌تر سازه را فراهم می سازد.
پل سازی
عبور تأسیسات از درون حفره ها و کاهش وزن کلی پل، تیرهای لانه زنبوری را برای دهنه‌های متوسط بسیار کارآمد کرده.
سازه های فضاکار
به‌دلیل فرم هندسی، این تیرها به راحتی با سایر المان‌ها ترکیب می شوند
کاربرد در سوله‌ها و انبارهای صنعتی
وزن کم و قدرت خمشی بالا باعث می شود که اسکلت این سازه ها با صرفه‌جویی قابل توجهی ساخته شود.
کاربرد تیرآهن لانه زنبوری 18
جدول مزایا و محدودیت‌های تیرآهن لانه زنبوری
| مزایای استفاده از تیرآهن لانه زنبوری | معایب و محدودیت‌های تیرآهن لانه زنبوری |
| افزایش مقاومت خمشی: با ایجاد حفره ها و افزایش ارتفاع مؤثر مقطع، توان تحمل بار خمشی بالا می‌رود، بدون اینکه به فولاد بیشتری نیاز باشد. | کاهش مقاومت برشی: در محل وجود حفره ها، مقاومت برشی تیر کاهش یافته و نیازمند تقویت سازه‌ای است. |
| کاهش وزن کلی سازه: سبک‌تر شدن مقاطع باعث کاهش نیروی مرده و در نتیجه کاهش ابعاد فونداسیون و هزینه کلی پروژه می شود. | ناپایداری پیچشی: در دهانه‌های طولانی، احتمال پیچش و کمانش جانبی تیر افزایش می‌یابد. |
| امکان عبور تأسیسات: لوله های آب، برق، گاز و کابل‌ها می توانند از داخل حفره ها عبور کنند، بدون نیاز به برش یا تخریب اضافی در سازه. | حساسیت به کیفیت جوشکاری: هرگونه ضعف در جوش می تواند استحکام کلی تیر را تحت‌تأثیر قرار دهد. |
| زیبایی بصری: در سازه های بدون پوشش داخلی، الگوی شش‌ضلعی یا گرد حفره ها جلوه‌ای صنعتی و مدرن ایجاد می کند. | کاهش خواص فولاد در محل جوشکاری: حرارت جوش ممکن است ساختار متالورژیکی فولاد را تضعیف کند. |
| سازگاری با پروژه‌های متنوع: از ساختمان های مسکونی و تجاری تا پل‌ها و سوله‌ها، این مقطع کاربرد گسترده‌ای دارد. | — |
💡 راهکار پیشنهادی: برای رفع محدودیت‌ها، می توان در محل‌های بحرانی از ورق تقویتی استفاده کرد یا برخی حفره ها را در نقاط تکیه‌گاهی با بتن پر کرد تا مقاومت برشی و سختی کلی افزایش یابد.
عوامل مؤثر بر قیمت تیرآهن لانه زنبوری
اگر قصد خرید تیرآهن لانه زنبوری دارید، باید بدانید که عوامل زیر مستقیماً بر قیمت تأثیر می گذارند:
- ارتفاع تیر (مثل تیرآهن 16 یا 18)
- نوع فولاد ST37 یا ST52
- روش تولید (نوبل یا کوپال)
- برند و کارخانه سازنده
- شرایط بازار آهن و نوسانات ارز
جدول مشخصات فنی (نمونه برای تیرآهن 16 لانه زنبوری)
| پارامتر | نماد | مقدار تقریبی |
| ارتفاع بال | h | 160 میلی‌متر |
| ضخامت جان | ts | 6 میلی‌متر |
| عرض بال | b | 82 میلی‌متر |
| ضخامت بال | tg | 8 میلی‌متر |
| وزن هر متر | G | 16-18 کیلوگرم |
تاریخچه کوتاهی از تیرآهن لانه زنبوری
تیرآهن لانه زنبوری که در برخی منابع با اصطلاح CPE (Cellular & Perforated Beam) هم شناخته می شود، برای اولین بار در سال 1910 میلادی توسط مهندسی به نام «هورتن» تولید شد.
او به دنبال مقطعی سبک‌تر از تیرهای نورد معمولی بود که بتواند ممان اینرسی بیشتری ایجاد کند، بدون اینکه میزان فولاد مصرفی افزایش یابد.
طراحی این محصول آن‌قدر موفق بود که امروز هم، با وجود پیشرفت‌های متعدد در مقاطع فولادی، در بسیاری از پروژه‌ها جایگاه خود را حفظ کرده است.
جمع بندی
تیرآهن لانه زنبوری ، مخصوصا سایز ۱۸، یکی از پرکاربردترین مقاطع فولادی در پروژه‌های عمرانی و صنعتی است که با طراحی جان سوراخ‌دار و حفره های منظم شش‌ضلعی، همزمان مقاومت خمشی سازه را افزایش داده و وزن کلی آن را کاهش می دهد.
این ویژگی‌ها، در کنار امکان عبور آسان تأسیسات مکانیکی و برقی از داخل تیر، باعث شده استفاده از آن در ساختمان های چندطبقه، سوله‌ها، پل‌ها و سازه های خاص رایج باشد. تولید این تیرآهن به دو روش سرد (کوپال) و گرم (نوبل) انجام می شود و انتخاب محصول مطابق استاندارد IPE و وزن واقعی (برای سایز ۱۸ حدود ۲۲۵–۲۲۶ کیلوگرم) تضمین‌کننده عملکرد ایمن و اقتصادی سازه خواهد بود.
سؤالات متداول
آیا تیرآهن لانه زنبوری برای همه سازه ها مناسب است؟
خیر. در دهنه‌های بسیار کوتاه یا سازه های با بار برشی بالا بهتر است استفاده نشود.
چه تفاوتی بین تیرآهن لانه زنبوری و تیر نورد معمولی وجود دارد؟
تیرآهن لانه زنبوری ارتفاع بیشتری دارد، سبک‌تر است و امکان عبور تأسیسات را فراهم می کند.
بهترین سایز تیر لانه زنبوری برای ساختمان های مسکونی چیست؟
سایزهای 14 و 16 بیشترین کاربرد را دارند، اما باید بر اساس محاسبات مهندسی انتخاب شود.
قیمت تیرآهن لانه زنبوری چگونه محاسبه می شود؟
بر اساس وزن هر شاخه، نوع فولاد، برند سازنده و قیمت روز آهن.
