مقاله در مورد تیرهای لانه زنبوری

بخشی از مقاله

تيرهاي لانه زنبوري

دليل نامگذاري تيرهاي لانه زنبوري ، شكل گيري اين تيرها پس از عمليات (بريدن ودوباره جوش دادن ) وتكميل پروفيل است . اين تيرها در طول خود داراي حفره هاي توخالي (درجان)هستندكه به لانه زنبوري شبيه است به همين سبب به اين گونه تيرها ((تير لانه زنبوري)) مي گويند .
هدف از ساختن تيرهاي لانه زنبوري :

هدف اين است كه تير بتواند ممان خمشي را با خيز نسبتا" كم ، همچنين وزن كمتر در مقايسه با تير نورد شده مشابه تحمل كند . براي مثال با رجوع به جدول تيرآهن ارتفاع پروفيل IPE 18 را كه 18 سانتي متر ارتفاع دارد ، مي توان تا 27 سانتي متر افزايش داد.
محاسن ومعايب تير لانه زنبوري :
با تبديل تيرآهن معمولي به تير لانه زنبوري :
1ـ مدول مقطع وممان اينرسي مقطع تير افزايش مي يابد.
2ـ مقاومت خمشي تير نيز افزوده مي گردد . در نتيجه ، تيري حاصل مي شود با ارتفاع بيشتر ، قويتر وهم وزن تير اصلي .
3ـ با كم شدن وزن مصالح وسبك بودن تير ، از نظر اقتصادي مقرون به صرفه تر خواهد بود .
4ـاز فضاهاي ايجاد شده (حفره ها)در جان تير مي توان لوله هاي تاسيساتي وبرق را عبور داد .
در ساختن تير لانه زنبوري كه منجر به افزايش ارتفاع تير مي شود ، بايد استاندارد كاملا" رعايت گردد . در غير اينصورت ، خطر خراب شدن تير زير بار وارد شده حتمي است .

از جمله معايب تير لانه زنبوري ، وجود حفره هاي آن است كه نمي تواند تنش هاي برشي را در محل تكيه گاه پل به ستون يا اتصال تيرآهن تودلي (تيرفرعي) به پل لانه زنبوري تحمل كند . بنابراين ، براي رفع اين عيب ، اقدام به پركردن بعضي حفره ها با ورق فلزي وجوش مي كنند تا اتصال بعدي پل به ستون يا تير فرعي به پل به درستي انجام شود .
تير لانه زنبوري در ساختمان اسكلت فلزي مي تواند بصورت پل فقط در يك دهانه يا بصورت پل ممتد به كار رود .براي ساختن تير لانه زنبوري دو شيوه موجود است :

الف )شيوه برش پانير
ب) شيوه برش لتيسكا
روشهاي مختلف برش تيرآهن :
1ـ برش به روش كوپال : با استفاده از دستگاه قطع كن سنگين كه به گيوتين مخصوص مجهز است ، تيرآهن به شكل سرد در امتدادخط منكسر قطع مي شود .
2ـ برش به روش برنول : برش دراين حالت به صورت گرم انجام مي گيرد .به اين صورت كه كارگرماهربرش را با شعله بنفش رنگ قوي حاصل از گاز استيلن واكسيژن ، بوسيله لوله برنول انجام مي دهد .
بريدن تيرهاي سبك بوسيله ماشينهاي برش اكسيژن شابلن دار نسبتا" ساده است . در ايران تيرهاي لانه زنبوري را بيشتر با دست تهيه مي كنند .

پلهاي مركب :
در بارهاي سنگين واحتمالا" دهانه زياد كه پروفيل استاندارد در بازار كافي يا اقتصادي نباشد ، همچنين مقطع تير لانه زنبوري كه با تسمه يا ورق تقويت شده است ، براي بار وارد شده ودهانه خمش كافي نباشد ، از تيرهاي مركب استفاده مي شود.تير مركب در چندين حالت اجرا مي گردد :
1ـ تير مركبي كه از بريدن پروفيلهاي معمولي ايراني IPE از وسط جان تير واتصال صفحه و ورق مناسب به دوقسمت بريده شده ساخته مي شود . اين روش براي پروفيلهاي نمره 20 به بالا اقتصادي خواهد بود .

2ـ تير مركبي كه از سه صفحه (قطعات تقويتي ) تشكيل مي گردد.
در اين حالت ، در پروفيلهاي معمولي از فولاد جان تير نسبت به فولاد بالها براي مقابله با خمش چندان استفاده نمي شود ، بلكه سعي مي گردد حتي الامكان جان تير را نازكتر وارتفاع آن را زياد كنند.

نویسنده : صالح دانشفر در ساعت 18:37 روز يكشنبه، 26 آذر، 1385
نظرات ديگران ( نظر بدين ) لینک دائم افزودن به دلیشس

شاهتيرها (پلها) :
شاهتيرها عضوهاي فلزي افقي هستند كه با اتصالات لازم به ستونها متصل مي شوند وبه وسيله آنها بار طبقات به ستونها انتقال مي يابد . شاهتيرهاي فلزي ممكن است به صورتهاي زير بكار روند :
الف) تير آهن معمولي به صورت تك يا دوبله
ب) تيرآهن بال پهن
ج) تيرآهن معمولي با ورق تقويتي روي بالها ويا بال وجان
د) پلهاي لانه زنبوري از تيرآهن معمولي يا تيرهاي بال پهن
هـ ) تير ورق (گير دار) تركيب تيرآهن معمولي با ورق يا تيرآهن بال پهن با ورق ويا از تركيب ورق ها درست مي شود . تير ورق همانطور كه از اسم آن پيداست توسط ورق ساخته مي شود واز پروفيل هاي معمولي در ساخت آن استفاده مي شود.
و) خرپاها
ساخت پلها وشاهتيرها :
هرگاه در شاهتيرهاي فلزي به جاي تير تكي از تيرهاي دوبله استفاده شود ، بايد دوتير در محل بالها به يكديگر به گونه اي مطلوب اتصال داشته باشند چنانچه پلها (شاهتيرها) براي لنگرخمشي موجود كفاف ندهد ، آنها را با اضافه بودن تسمه يا ورق تقويت مي نمايند .درمورد ورق تقويتي در تيرهاي معمولي بايد نكات زير را رعايت كرد :
1ـ حداكثر ضخامت ورق تقويتي 8/0 ضخامت بال تير باشد .
2ـ ورقهاي تقويتي به طور كامل با بالها تماس واتصال داشته باشد .

3ـ ضخامت جوش 75/0 ضخامت ورق باشد .
4ـ ورق تقويتي از هر دو طرف در قسمت عرض نيز جوش شود.
5ـ جوشكاري به شيوه صحيح انجام گيرد.
6ـ ابعاد ورق طبق محاسبات تعيين شده باشد .

تيرهاي لانه زنبوري
تيرهاي لانه زنبوري يكي از انواع رايج اعضاي سازه اي است كه در كشور ما استفاده فراواني در اسكلتهاي فولادي دارد كه اين امر بيشتر به خاطر عدم دسترسي مصرف كنندگان به نيمرخهاي عميقتر دئر كشور مي باشد. تيرهاي لانه زنبوري اصولا براي بالا بردن ممان اينرسي و در نتيجه ظرفيت خمشي در مقايسه با تير نورد شده مورد استفاده قرار مي گيرد. اين تيرها در ساختمانها به عنوان شاهتيرهاي سازه اي و در سوله ها بصورت قاب ضلب و در ساخت پلهاي شبك مورد

استفاده قرار مي گيرند. تيرهاي لانه زنبوري با وجود برتري هايي كه دارد در مقابل برش و كمانش جانبي پيچشي بال داراي لاغري است. براي تقويت تير در مقابل اين ضعفها و افزايش مقاومت تير از روشهاي مختلفي مي توان استفاده كرد. از روشهاي رايج تقويت تيرها مي توان به ورق كشي جان تير اشاره كرد. در ايران معمولا اين نوع تير بعنوان شاهتير در شقفهاي تيرچه بلوك استفاده مي

شود. در اين پايان نامه سعي شده تا با توجه به اين نوع كاربرد‍, ظرفست تير لانه زنبوري در محدوده رفتار پلاستيك را بررسي كنيم. براي تقويت تيرهاي لانه زنبوري با بار گسترده براي اولين بار از سخت كننده هائي موسوم به تقويتي قائم در اين پايان نامه استفاده شده است. اين نوع تقويتي كه عمود بر جان هستند, بفاصله برابر با ارتفاع تير از همديگر نصب مي شوند و تا بالهاي فوقاني و تحتاني امتداد مي يابند و لذا در اين پايان نامه براي مدلسازي شاهتيرهاي متداول در سقفهاي تيرچه بلوك, از تحليل پلاستيك تيرهاي لانه زنبوري با مقطع CPE12 تا CPE22 در دو حالت تير ساده

و تير طره اي, با استفاده از نرم افزار ANSYS5.4 استفاده شده است. براي هر نوع مقطع, 4 دهانه به طولهاي 15D , 18D , 21D , 24D در تيرهاي دو سر مفصلي و 4 دهانه بطول 4D , 6D , 8D , 10D در تيرهاي كنسولي مدلسازي شدند كه D برابر با ارتفاع مقطع لانه زنبوري و 5/1 برابر عمق نيمرخ اوليه آن است. براي جلوگيري از شكست برشي در تيرها, سوراخ تير را در اطراف تكيه گاهها

كه داراي برش هستند, مسدود شدند. براي ايجاد حالت پلاستيك كامل تمام گرهها در عمق تير در مقابل حركت جانبي مقيد شدند. با برسي هايي كه انجام شد مشخص گرديد كه مقيد كردن تمام گرهها اعم از بالها و جان, در مقابل حركت جانبي در مقايسه با حالتي كه تنها بال فشاري در مقابل حركت جانبي مقيد مي شود, سبب افزايش مقاومت خمشي پلاستيك تير تا حدود 10% مي گردد. براي بررسي دقيقتر نحوه تاثير اين نوع تقويتي ها, در تيرهاي دو سر مفصلي از قسمت مياني به طرف تكيه گاهها و در تيرهاي كنسولي از تكيه گاهها به طرف قسمت آزاد تير بتدريج تقويتي ها اضافه شدند. افزايش مقاومت حاصله از اين نوع تقويت تير با نصب همه تقويتي ها, در تيرهاي دو سر مفصلي بين 10% تا 17% و در تيرهاي كنسولي بين 5% تا 13% مي باشد. علاوه بر اين, استفاده از اين نوع تقويتي در تكيه گاهها باعث كاهش اثرات موضعي تكيه گاهي مانند كمانش و لهيدگي دو جان مي شود. با بررسي تيرهاي دو سر مفصلي با دهانه كم و ارتفاع زياد كه حالت تير عميق را دارند مشخص شد كه نصب تقويتي باعث كاهش خيز در زمان تشكيل مفصل

خميري مي شود و منحني بار- خيز بصورت خطي تا زمان شروع پلاستيك شدگي ادامه مي يابد. ظرذفيت خمشي پلاستيك در تحليل غير خطي المان محدود به دليل اعمان ضريب سخت شوندگي كرنشي (Et) بيشتر لز ظرفيت خمشي خميري بدست مي آيد. اين تفاوت در تيرهاي دو سر

مفصلي بين 12% تا 18% و در تيرهاي كنسولي بين 28% تا 40% است. براي ساخت تقويتي ها از حداقل ضخامت ممكن مي توان استفاده كرد كه اين امر باعث كم شدن وزن تقويتي ها و اقتصادي تر شدن استفاده از اين نوع سخت كننده مي شود.
سينه بندها :
از سينه بندها براي كم كردن طول آزاد قطعات تحت فشار وخمش استفاده مي شود .نبايد تنها مساله كمانش قسمت فشاري مقطع مورد توجه قرار گيرد ، بلكه بايد مساله پيچش نيز بررسي

شود . نيرويي كه اين سينه بندها متحمل مي شوند ، تقريبا" 2 درصد نيروي فشاري موجود در قطعه اصلي است روش اتصال رايج بين سينه بندها ومقطع اصلي به دوصورت اتصال برشي واتصال مكانيكي است .
بادبندها :

در ساختمان هاي فولادي، بادبندها بعد از تير و ستون و در موقع زلزله و باد حتي مي توان گفت بيش از آنها داراي اهميتند و عامل بسيار مهمي براي مقاومت در برابر زلزله و بارهاي جانبي ديگرهستند. انواع باد بندهاي هم مركز و خارج از مركز، به اشكال مختلف vو v معكوس و ضربدري (X) مورد استفاده قرار مي گيرند. بادبندهاي X براي مقابله با باد كاربردي ترند تا در برابر زلزله و در برابر بارهاي متناوب از شكل پذيري كمتري برخوردارند، زيرا كه در اين نوع بادبندها در هنگام وارد شدن نيروهاي جانبي، همواره يك عضو مورب آن در كشش و ديگري در فشار است و اين باعث شكست آني يا اصطلاحا شكست ترد مي شود . طراحي و اجراي بادبندها بايد با نهايت دقت و بر اساس اصول و قوانين مهندسي خصوصا در مورد محل قرارگيري خود بادبندها، نوع و اندازه پروفيل مصرفي، مقدار و نوع و طول جوش ها، نوع درز جوش و... صورت گيرد.
در ساختمانهاي بلند اسكلت فلزي مركب از تير وستون استحكام ومقاومت آنها در مقابل نيروهاي جانبي (باد، زلزله) بستگي به درجه گيرداري اتصالات تير وستونشان دارد .

شيوه نصب بادبندها :
اتصال بادبندها در گوشه ها به قاب فلزي ، با يك صفحه (ورق فلزي) انجام مي گيرد .ساخت ونصب به اينگونه است كه با پروفيلهاي مورد نظر چپ وراستها را بر روي سطح صاف نظيركف كارگاه يا زمين معمولا" به وسيله ورق فلزي مربع مستطيل كه در ناحيه وسط جوش مي شود ، اجرامي كنند .چپ وراستها به وسيله بالابر يا جرثتقيل يا كشيدن طناب در محل اتصال قرار مي گيرند ،سر پروفيلهاي چپ وراست در محل خود ، در روي ورق فلزي كه به ستون وپل وصل است ، جوش مي گردد .در بعضي موارد ، اتصالات چپ وراست به وسيله ميلگرد و در محل اتصال به صورت مفصلي (خارمغزي) متصل مي گردد . اين نوع اتصالات معمولا" در ساختمانهاي قابي فلزي يك طبقه ومنابع هوايي فلزي به كار مي رود .

انواع اتصال ستون به فنداسيون در قاب سوله :
اتصالات در سيستم قابها با اينرسي غيريكنواخت ، با اتصالات ستونهاي معمولي اسكلت فلزي متفاوت است . اتصالات در تكيه گاه ستونها در قابها با اينرسي غيريكنواخت به شكل متحرك بسيار خفيف وبه شكل تكيه گاههاي (خطي مفصلي يا ريلي ، نقطه اي يا كفشكي وپيچي يا مفصلي ساده) انجام مي گيرد .
1ـ اتصال خطي مفصلي يا ريلي :
به اين ترتيب كه ستون بر صفحه شياردارمتصل مي شود .در زير اين صفحه ، صفحه بيس پليت كه درناحيه وسط آن فولادي قوي به شكل برجسته كه در شيار صفحه بالايي واقع مي شود قرا

ر مي گيرد وبه اين صورت ستون به شكل ريلي داراي حركت خواهد بود .
2ـ اتصال نقطه اي يا كفشكي :
در اين حالت نيز ستون به صفحه فولادي قوي جوش مي شود ودر وسط صفحه تورفتگي به شكل مقعر جوش مي گردد . درمقابل تورفتگي مقعر، برجستگي (محدب) كاملا" به اندازه تو رفتگي ، برصفحه بيس پليت قرار دارد .تو رفتگي مقعر در بالا وبرآمدگي محدب در پايين قراردارد تا سبب جمع شدن آب در زير ستون نگردد .
3ـ اتصال پيچي يا مفصلي ساده :
ابتدا پاي ستون به صفحه بيس پليت جوش مي شود وبولت گذاري در اين نوع اتصال تنها از دو عدد بولت يا مهره و واشر فنري صورت مي گيرد .بديهي است بولتها تنها در جهت محور y قرار مي گيرند تا اتصال مفصلي حاصل شود . نمونه ديگر از اتصال ساده در پاي ستون به وسيله نبشي وبولت كه به اين نبشي ها تنها به جان ستون جوش مي شوند .
انواع اتصال در گوشه :
1ـ از End plate درمورداتصال استفاده مي شود .
محاسن آن :
الف ) بي نيازي ازتقويت قطري جان ب)نشيمن مناسب تير درموقع نصب.

معايب آن :
الف) نياز به ورقهاي نسبتا" ضخيم درEnd plate قطري .
2ـ ورق كششي ممان مقاوم را ايجاد مي كند .
محاسن آن :
الف ) استفاده از ورق نسبتا" نازك كششي ب) بازوي نسبتا" بلند براي ايجادممان مداوم .
معايب آن :

الف) معمولا" به تقويت قطري جان نيازي نيست. ب) براي نشيمن تير بايد قطعه اي به ستون جوش شوند .
3ـ اتصال معروف به اتصال ساعتي :
از جمله محاسن آن راحتي سوراخكاري ، راحتي حمل ونصب بي نيازي آن به ورق تقويتي قطري جان .
معايب آن : برش ايجاد شده در بال وتغييرات ناگهاني ضخامت بال در گوشه ها .
اتصالات بخش ۲ :
1ـ اتصال چند پل در يك محل به ستون :
مواقعي كه باتوجه به پوشش سقف اقدام به نصب پل در دوجهت عمود بر هم در محل ستون مي شود ، يك پل به بالهاي ستون وپل ديگر به جان ستون متصل خواهد شد . در نتيجه ، ستون از دوجهت تحت تاثير بار قرار خواهد گرفت كه بايد با توجه به بار وارد شده ودهانه پل ، همچنين تعيين نوع گيرداري پلها در محل ستون اقدامات لازم براي اتصال صحيح ومطلوب به عمل آيد . اگر برخورد پل در خارج ستون باشد ، بايد آن ناحيه را از نظر نيروي خارج از مركز ، همچنين نحوه اتصالات صحيح واصولي به ستون به دقت بررسي وكنترل كرد .

2ـ روش نصب پلها در طبقات :
محل نصب پلها در اسكلت فلزي بسيارمهم است ، زيرا پلها تحمل كننده بار سقف از طريق تيرها هستند . با توجه به مقدار بار وارد شده ودهانه ، ارتفاع آنها مشخص مي شود ومعمولا" از ضخامت سقف وارتفاع تيرها بيشتر است .بنابراين با توجه به نقشه هاي معماري وتقسيم فضاها ، پلها بايد درجايي طراحي ونصب شوند كه به علت ارتفاع زياد ايجاد اشكال دركف نكنند وسعي شود به صورت آويز در سقف مشخص نباشد . به اين دليل ، معمولا" پلها در زير ديوارهاي جداكننده بين فضاها نصب مي شوند كه علاوه بر بار وارد شده بايد وزن ديوارهاي جداكننده بر روي آنها در محاسبه منظور شود.
3ـ روشهاي اتصال پل به پل :
اتصال دو پل كه داراي يك ارتفاع هستند به روش زبانه كردن آنه

ا انجام مي گيرد كه اين روش از نظر اتصالات بهتر است . در صورت امكان پل با دهانه بزرگتر در داخل پل با دهانه كوچكتر زبانه مي شود . نصب ورق اتصال درجان وروي بال پل كوچكتر براي برش ضروري است . در اين حالت ، به علت كوتاه بودن دهانه ، لنگر خمشي كمتري ايجاد شده در نتيجه ، نمره يا سطح مقطع پلها كاهش مي يابد .
4ـ عمل زبانه كردن در تيرها وپلها :
در اسكلت فلزي محل برخورد يا تقاطع قطعات از نظر رفتاري نسبت به يكديگر وعكس العمل قطعه باربر در محل اتصال (تقاطع) حائز اهميت است ، زيرا بايد به محل برخورد توجه كرد كه دركدام يك

ازنواحي كه تحت تاثير كشش ، فشار وبرش واقع مي گردد نحوه اتصال درست ومطلوب را انتخاب وعمل كنيم كه ضعف در قطعه باربر ايجاد نشود .