در سایت های ساخت و ساز شرایطی وجود دارد که ساخت و سازهای متحمل بار باید سبک تر شوند. این کار را می توان با بهینه سازی تیرآهن های فولادی تولید شده انجام داد. تیرهای لانه زنبوری به نوعی از تیرها اشاره می کنند که شامل گسترش یک بخش فولادی نورد شده استاندارد است به گونه ای که الگوی از پیش تعیین شده بر روی جان تیر برش داده شده و بخش نورد به دو نیمه تقسیم می شود. تیرآهن لانه زنبوری از مقطع های استاندارد H، I یا U شکل نورد گرم  شده ساخته شده اند. جان تیرآهن به شکل دندانه دار در جهت طولی برش داده می شود. نیمه هایی که بدست آمده اند نسبت به یکدیگر نیم قدم جابجا می شوند و سپس از قسمت بالای دندانه‌ها با هم جوش داده می شوند. در نتیجه یک تیر با سوراخهای شش ضلعی به وجود می آید. این تیر بسیار پهن تر از پروفیل اصلی است که از آن ساخته شده است ، در حالی که وزن آن البته (تقریبا) یکسان است. همچنین می توان صفحات مربع یا مستطیل را بین نیمه های بریده شده جوش داد تا یک تیر پهن تر داشت که سوراخ های هشت ضلعی در آن ایجاد شده است.  

مشخصات

دو نیمه با جوشکاری به هم وصل می شوند و نقاط زیادی از الگوی تیر به هم متصل می شود تا یک تیر لانه زنبوری تشکیل شود. تیرهای لانه زنبوری به دلیل محدودیت مقطع های فولادی موجود و هزینه ارزان کار معمولاً در دهه 1950 در اروپا بیشتر مورد استفاده قرار می گرفتند. از نظر عملکرد ساختاری ، برش و گسترش مقطع های فولادی نورد شده به افزایش مدول مقطع تیرها کمک می کند. علاوه بر این ، مقاومت بالایی نسبت به وزن خود دارد به طوری که می توان مقطع سبکتر را با صرفه جویی در هزینه های بعدی طراحی کرد. میزان مصرف فلز در تیرهای لانه زنبوری 30 تا 20٪ کمتر از تیرهای نورد معمولی است که به معنی کاهش هزینه حدود10-18٪ است. هزینه اضافی برش و جوش نسبتاً کم و قابل چشم پوشی است. تیرآهن لانه زنبوری     با توجه به غرض بیشتر آنها ، تیرهای لانه زنبوری اجازه خمش بیشتری نسبت به تیرهای نورد شده كه از آنها ساخته شده اند می دهد. به عبارت دیگر ، آنها سختی خمشی قابل توجهی بیشتر از پروفیل قبل از برش دارند. در این تیرها نیروی عرضی کوچکتر است. به همین دلیل ، تیرهای لانه زنبوری مخصوصاً برای محدوده های بزرگ با بارهای كوچك مناسب هستند. برای جلوگیری از کمانش جان تیر در فضای باز ، می توان به راحتی صفحات مهار (در صورت نیاز) را به آن جوش داد.

مزایای تیرآهن لانه زنبوری

تیرهای لانه زنبوری دارای امکانات و مزایای خاص هستند که شامل موارد زیر است:
  • سبک و قوی
  • انعطاف پذیر
  • ارزان
  • دارای کلاس مختلف
  • مونتاژ آسان در محل ساخت و ساز
  • راحتی در نصب و سیم کشی ساختمان به علت عبور لوله ها از وسط تیرها
  • دارای چشمه های گسترده
  • راحتی نصب عناصر ساختاری ثانویه مانند سیستم های سقفی
  • مناسب برای کارهای معماری از نظر زیبایی شناسی
 

معایب تیرآهن لانه زنبوری

در موارد خاص ممکن است انتخاب تیرهای لانه زنبوری چندان مناسب نباشد. به عنوان مثال ، هنگامی که یک تیر در معرض بارهای متمرکز است یا هنگامی که تیری به عنوان تیری مداوم در چندین تکیه گاه استفاده می شود. در پرتالهایی با اتصالات سخت زانویی ، تمرکز بار اتفاق می افتد که برای تیرهای لانه زنبوری نسبتاً نامطلوب است. در چنین مواردی تیرهای لانه زنبوری باید در مکان هایی که این تمرکز ها اتفاق می افتد تقویت شود. به عنوان مثال با قرار دادن صفحاتی در یک یا چند چشمه تیر می توان آن را تقویت کرد. کارهای دیگری از جمله جوشکاری برای تقویت این تیرها می توان انجام داد که نسبتاً گران هستند. از این گذشته ، هر صفحه به شش (یا هشت) جوش نیاز دارد. که مثلا بر روی تیر با 12 دندانه باعث می شود که هزینه جوش یک و نیم برابر زیاد باشد. بهترین راه حل (فنی) در چنین مواردی ، مرزبندی چشمه های مورد نظر با لبه های بلند جوش داده شده است. متأسفانه این نیز راه حل گران قیمتی است. هنگامی که مقاومت بسیار بالایی در برابر آتش مورد نیاز باشد، تیرهای لانه زنبوری می توانند از جذابیت کمتری برخوردار باشند ، زیرا پوشش مقاوم حرارتی باید حدود 20٪ ضخیم تر از قسمت های قبا از برش باشد تا همان مقاومت در برابر آتش را فراهم کند.

طرح های خاص تیرآهن لانه زنبوری

تیرهای لانه زنبوری انواع مختلفی از اندازه های برش را به طراح ارائه می دهند. به عنوان مثال ، در تیرهای لانه زنبوری ساده و مستقیم پهنا را می توان با تغییر الگوی برش را تعیین کرد. به این ترتیب استحکام تیر را می توان دقیقاً با بارهای رخ داده مطابقت داد. به عبارت دیگر می توان طراحی را بهینه سازی کرد. علاوه بر این ، با تنظیم الگوی برش به شکل ناموازی با طول تیر و با زاویه ای اندک، می توان تیرلانه زنبوری مخروطی ساخت. پس از برش ، یکی از دو نیمه معکوس می شود و سپس دو نیمه به شکل طولی جوش داده می شوند. سومین امکان ویژه ، ترکیب یک نیمه سبک تر با نیمه سنگین تر است. بدیهی است که اینها از دو مقطع جداگانه نورد شده بریده می شوند. تا زمانی که تعداد تیرهای لانه زنبوری یکنواخت باشد ، هیچ ماده ای هدر نمی رود. این ویژگی در مواردی مثل ترکیب یک تیر فلزی زیر کف و یک کف بتونی به کار می رود. در این حالت ، داربست ها به منظور اطمینان از لنگرگیری محکم بتن به تیر به بالای فلنج تیر وصل می شوند. انواع تیرآهن لانه زنبوری تیرهای لانه زنبوری به راحتی دارای انحنا می‌شوند. تیرهای لانه زنبوری کاملاً خمیده از نیمه های نورد شده مقطع های جداگانه ساخته می‌شوند. پهنای دندانه و شیب قسمتهای داخلی و خارجی به گونه‌ای تنظیم می شود تا اطمینان حاصل شود که پس از درگیری کاملاً با یکدیگر مطابقت دارند. تیرهای لانه زنبوری خمیده را می توان در طیف گسترده ای مانند دایره ای ، بیضوی و سهموی تولید کرد.

انواع مقطع های متداول تیرهای لانه زنبوری

در شکل زیر 4 نوع متداول تیرهای لانه زنبوری قابل مشاهده است:   انواع شکل تیرلانه زنبوری

کاربرد تیرآهن لانه زنبوری

تیرهای لانه زنبوری دارای الگوی منظم در سوراخ ها (دایره های ، شش ضلعی، هشت ضلعی و ...) در جان تیر است و از مقاطع نورد گرم ساخته شده که پس از جوشکاری پهنای آن افزایش می یابد. الگوی ویژه حتی می تواند تیری مخروطی ایجاد کند ، که در آن پهنای تیر به تدریج در راستای طول افزایش می یابد. از سال 1950 تیرهای لانه زنبوری توسط مهندسان سازه برای کاهش وزن ، ایجاد چشمه در تیر ، بهبود زیبایی شناسی و انعطاف پذیری استفاده شده است. تیرهای لانه زنبوری ظرفیت خم شدن مقطع را در مصالحه با ظرفیت برشی آن افزایش می دهد. کاربرد تیرآهن لانه زنبوری از تیرهای لانه زنبوری در ساخت و ساز به عنوان ستون، طاق قوسی، عناصر سقفی، سیستم های فضایی و حتی در مزارع استفاده می شود.  در ایران به خاطر استفاده از تیرچه و بلوک که بسیار مرسوم است این تیرآهن به شکل مدفون در بتن استفاده می شود زیرا بتن معایبی که در تیرآهن لانه زنبوری است را از جمله مقاومت برشی، کمانش های بال تیر، ناپایداری پیچشی و کمانش های موضعی جان تیر کاهش می دهد.