روش های تولید، مزایا و معایب تیرآهن زنبوری

تیرآهن زنبوری چیست و چه تفاوت‌هایی با تیرآهن معمولی دارد؟ همچنین روش‌های تولید، مزایا و معایب تیرآهن زنبوری چیست؟ این‌ها سرخط مباحثی هستند که در این مطلب راجع به آن‌ها صحبت خواهیم کرد.

همان‌طور که احتمالا بدانید، با پیشرفت‌های انسان در ساخت و ساز و صنایع غول‌پیکر، نیاز جهان به تیرآهن مصرفی نیز بالاتر رفته و شدت گرفته است. تیرآهن در انواع مختلفی تولید می‌شود و مورد مصرف صنایع و ساخت و سازهای مختلف قرار می‌گیرد که یکی از مهم‌ترین این انواع، تیرآهن زنبوری یا تیرآهن لانه ‌زنبوری محسوب می‌شود.

دلیل نامگذاری این تیرآهن به نام لانه زنبوری، همان شکل و قیافه تیرآهن حاضر است. زیرا این تیرآهن فضاهایی توخالی شبیه به لانه زنبور را در خود جای داده است. اما فلسفه وجود این فضاهای خالی چیست؟ درواقع وجود این فضاها باعث می‌شود تا با افزایش ارتفاع، بدون استفاده و مصرف مصالح بیشتر، قدرت خمشی تیرآهن افزایش پیدا کند. بنابراین علاوه بر افزایش مقاومت و بیشتر شدن مقاطع، هزینه بالاتری نیز به گردن صنعت نخواهد افتاد.

کاربرد اصلی تیرآهن زنبوری، استفاده از آن در تیرهای فرعی سقف‌ها و تیر اصلی که بار ثقلی ساختمان را به دوش خواهد کشید است. یکی دیگر از دلایل استفاده از تیرآهن زنبوری، وجود تنوع کافی در نیمرخ‌های تولید شده به روش نورد است که بعدا توضیحش خواهیم داد. پس با ما تا انتهای این مطلب همراه باشید که روش های تولید، مزایا و معایب تیرآهن زنبوری را برای شما به خوبی و سادگی بررسی کنیم.

تیرآهن زنبوری چیست؟

castellated beam  یا Honeycomb beam واژگانی هستند که برای توصیف تیرآهن لانه زنبوری در زبان انگلیسی به کار می‌روند. البته در صنعت انگلیس به اختصار به این تیرآهن گفته می‌شود تیر CPE! سی پی ای درواقع یک پروفیل فولادی است که در جانش (تنه اصلی) حفره‌هایی ایجاد شده تا علاوه بر ثابت بودن وزن، مقطع آن افزایش پیدا کند و به تبع آن هم کارایی و مقاومت تیرآهن از حالت عادی بیشتر شود.

برای تولید تیرآهن زنبوری از همان تیرآهن‌های عادی استفاده می‌شود. درواقع این تیرآهن‌ها در کارخانه و توسط فرآیند نورد گرم تولید نمی‌شوند. تیرآهن زنبوری حاصل دسترنج جوشکاران در کارگاه‌های مختلف است. آنان جان تیرآهن عادی را به صورت زیگزاگی برش می‌دهند تا تیرآهن زنبوری به دست بیاورند.

سپس با انتقال دادن یکی از دو نیمِ بریده شده تیرآهن، قسمت‌های ثابت تیرآهن روی هم قرار گرفته و دوباره به همدیگر جوش داده می‌شوند. به همین راحتی می‌شود از تیرآهن ساده، تیرآهن زنبوری درست کرد و مقاومت و کیفیت تیرآهن را بالا برد. برای مثال اگر یک تیرآهن 18 نوردشده را به تیرآهن زنبوری تبدیل کنیم، در حد تیرآهن 20 یا 22 مقاومت پیدا خواهد کرد! همچنین مقطع تیرآهن اگر 18 است به 27 افزایش می‌یابد و تقریبا در حدود یک و نیم برابر حالت اولیه خواهد شد. تعجب کردید، مگر نه؟ پس با همراه باشید تا در ادامه مطلب بیشتر به روش های تولید، مزایا و معایب تیرآهن زنبوری بپردازیم.

روش تولید تیرآهن زنبوری

قبل از هر چیزی برای تولید تیرآهن زنبوری به یک تیرآهن نوردشده نیاز خواهیم داشت. حالا بایستی از یک شابلون استفاده کنیم و روی جان تیرآهن طرح برش را بکشیم. به طرح زیگزاگی که برای برش و ساخت تیرآهن زنبوری نیاز داریم، طرح منکسر گفته می‌شود. ضمنا قبل از برش دادن به منظور تاب برنداشتن تیرآهن هنگام برش، آن را با زدن چند خال‌جوش به نقاط مختلفش بر روی شاسی مورد نظر مستقر می‌کنیم.

حالا باید با دستگاه برنول و طبق خطوط کشیده شده اقدام به برش کنیم و تیرآهن را به دو قسمت بالا و پایین تقسیم کنیم. یکی از دندانه‌ها را بعد از این جلو یا عقب‌تر می‌بریم تا با دندانه دیگری منطبق شود. حالا که قسمت‌های خالی و پر تیرآهن منطبق بر همدیگر شدند، قسمت‌هایی که با همدیگر در تماس هستند بایستی با جوش به هم چسبیده شوند.

پیشنهاد می‌شود که در این قسمت از جوش قوسی نیمه اتوماتیک استفاده شود. زیرا یک جوش بی‌عیب، ساده، سریع و کاملا اقتصادی و به صرفه خواهد بود. ضمنا گاهی پس از این مرحله، برای تقویت بیشتر، تیرآهن را با ورق‌های تقویتی پر می‌کنند. انجام کار بدین شیوه است که حداقل یکی از حفره‌های مجاور با تکیه‌گاه، با ورق آهن و به صورت کامل با جوش داده شدن آن را پر کند.
یکی دیگر از روش‌های برش جان تیرآهن، روش کوپال است. در این روش با استفاده از دستگاه قطع‌کن سنگین که مجهز به گیوتین مخصوص است، تیرآهن را به شکل سرد و به صورت ممتد با خط شکسته برش می‌دهند.

مزایای تولید تیرآهن زنبوری

احتمالا تا همین‌جای مطلب ما هم به خوبی فهمیده‌اید که روش‌های تولید تیرآهن زنبوری چیست و چرا تیرآهن زنبوری تولید می‌شود؟ اما اگر بخواهیم دوباره مرور کنیم، باید بگوییم که افزایش دوام تیرآهن، وزن سبک، هزینه پایین و تطبیق‌پذیری بالای این تیرآهن از دلایل اصلی تولید آن به شمار می‌آیند. زیرا وقتی تیرآهن عادی و معمولی را به تیرآهن لانه زنبوری تبدیل می‌کنیم، مقاومت و استحکام تیرآهن تا حد بسیار بالایی افزایش پیدا می‌کند و افزایش کیفیت محصول باعث طول عمر بالاتر آن در مقابل ضربه‌ها و لرزش‌های متداول خواهد شد. به طور کلی، مزایای تیرآهن زنبوری عبارت‌اند از:

• ممان اینرسی و مدول مقطع تیرآهن افزایش پیدا خواهد کرد. بنابراین مقاومت خمشی نیز بیشتر و بیشتر خواهد شد. بنابراین درنهایت، با همان وزن ابتدایی، ارتفاع بیشتر و مقاومت بیشتری را خواهیم داشت.
• همان‌طور که گفتیم، سبک بودن این تیرآهن باعث صرفه اقتصادی و مالی خواهد بود.
•  و اما یکی از مهم‌ترین مزیت‌های تیرآهن زنبوری که تا به این‌جای متن به آن اشاره نکردیم. این مزیت مربوط به ساخت و ساز است. درواقع چون از تیرآهن زنبوری برای ساختمان استفاده می‌شود، نباید صرفا به کیفیت خود تیرآهن نگاه کرد و مسائل جنبی نیز اهمیت دارند. یکی از اهمیت‌ها این است که با وجود حفره‌هایی که در تیرآهن زنبوری ایجاد می‌شود، لوله‌های آب، برق و گاز امکان راحت‌تری برای عبور و جاسازی در دل اسکلت ساختمانی را دارند و نهایت بهره‌وری از مساحت موجود ممکن خواهد شد.

اما آیا با وجود این همه مزایا، تولید و استفاده از تیرآهن لانه زنبوری، مشکلاتی را نیز ایجاد خواهد کرد؟ معایب این تیرآهن را در ادامه با همدیگر به اختصار مرور خواهیم کرد:

• یکی از معایب اصلی تیرآهن زنبوری این است که با برش دادن تیرآهن، خواص فولاد بسیار بسیار کاهش پیدا خواهند کرد. این مساله البته بیشتر به دلیل جوشکاری زیاد نواحی برش خورده خواهد بود.
• یکی دیگر از معایب تیرآهن زنبوری این است که در نواحی مقطع، مقاومت برشی پایین می‌آید و برای مثال اگر قرار باشد در یک پل از تیرآهن زنبوری استفاده شود، سوراخ و حفره باقی می‌ماند که قدرت اتصال را پایین خواهد آورد. به همین دلیل است که گفتیم تیرآهن زنبوری در ابتدا و انتها با جوشکاری ورق اضافه تقویت می‌شود.
• استفاده از تیرآهن زنبوری در دهانه‌هایی که بادبند واگرا داشته باشند و خصوصا به عنوان تیرآهن همبند، اصلا مجاز نیست.
•  اگر قرار باشد از تیرآهن زنبوری به صورت پل در ساخت اسکلت فلزی استفاده کنید، فقط در یک دهانه می‌توانید از آن بهره ببرید.

انواع تیرآهن لانه زنبوری از نظر ساخت

کلا دو نوع اصلی و اساسی برای ساخت تیرآهن لانه زنبوری وجود دارد. در ذیل به هر دو مدل اشاره خواهیم کرد و توضیح کوتاهی خواهیم داد.

1-تیرآهن زنبوری روش پانیر:

یکی از روش‌های تولید تیرآهن زنبوری، روش پانیر است. در این روش ارتفاع تیرآهن یک و نیم برابر افزایش پیدا خواهد کرد. شیوه برش پانیر، متداول‌ترین نوع برش تیرآهن زنبوری است.

2-تیرآهن زنبوری روش لیتسکا:

در این روش قطعات ورق مربع یا مستطیلی را روی دندانه‌ها جوش می‌دهند. این امر باعث افزایش قدرت خمشی تیرآهن خواهد شد.

کلام آخر

سعی کردیم تا در این مطلب به ساده‌ترین بیان ممکن، تمام نکات اصلی و غیرقابل حذف تیرآهن لانه زنبوری را به شما ارائه کنیم. بنابراین الان بایستی با روش های تولید، مزایا و معایب تیرآهن زنبوری آشنا شده باشد. پس اگر خودتان تکنسین یا متخصص هستید، به سادگی می‌توانید از این تکنیک‌ها در کارتان استفاده نمایید. اما اگر این‌طور نیست، حتما از مشورت با متخصصین آهن برای کارتان بهره بگیرید. موفق باشید.

سوالات متداول:

1-آیا قوی‌ترین و مستحکم‌ترین تیرآهن دنیا تیرآهن زنبوری است؟

خیر. تیرآهن زنبوری معایبی را هم داراست که بعضا نیاز به تقویت تیرآهن زنبوری داریم. ضمنا با استفاده از روش‌های گرم یا برنول، سرد یا کوپال، واترجت، لیزری، سنگ فرز و اره آتشی می‌شود تیرآهن زنبوری را تقویت کرد.

2-کاربرد تیرآهن لانه زنبوری چیست؟

همان‌طور که پیشتر و در جای جای متن هم گفتیم، اصلی‌ترین کاربرد تیرآهن لانه زنبوری مربوط به امر ساخت و ساز است. حال این ساخت و ساز می‌تواند از اسکلت یک خانه یک طبقه شروع شود تا اسکلت پل‌ها و یا برج‌ها بزرگ هم به تیرآهن زنبوری وابسته بوده و خواهند بود.

3-تیرآهن زنبوری معمولا در چه سایزهایی تولید می‌شود؟

ازنظر تئوری که شما می‌توانید هر سایزی از فلز را به شیوه‌هایی که در بالا توضیح دادیم ببُرید؛ بنابراین هر سایزی از تیرآهن لانه زنبوری را نیز می‌توانید تصور کنید. اما به صورت معمول، تیرآهن‌های 14 و 16 و 18 و 20 مورد استفاده برای تبدیل به تیرآهن زنبوری قرار می‌گیرند و همان‌طور که گفتیم، جان تیرآهن زنبوری، 1.5 برابر ارتفاع این‌ها خواهد شد.