تحقیق مقاله تیر های لانه زنبوری

 تیر های لانه زنبوری

دلیل نامگذاری تیرهای لانه زنبوری ، شکل گیری این تیرها پس از عملیات (بریدن ودوباره جوش دادن ) وتکمیل پروفیل است . این تیرها در طول خود دارای حفره های توخالی (درجان)هستندکه به لانه زنبوری شبیه است به همین سبب به این گونه تیرها ((تیر لانه زنبوری)) می گویند .

هدف از ساختن تیرهای لانه زنبوری :

هدف این است که تیر بتواند ممان خمشی را با خیز نسبتا" کم ، همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه تحمل کند . برای مثال با رجوع به جدول تیرآهن ارتفاع پروفیل IPE 18    را که 18 سانتی متر ارتفاع دارد ، می توان تا 27 سانتی متر افزایش داد.

محاسن ومعایب تیر لانه زنبوری :

با تبدیل تیرآهن معمولی به تیر لانه زنبوری :

1  مدول مقطع وممان اینرسی مقطع تیر افزایش می یابد.

 2 مقاومت خمشی تیر نیز افزوده می گردد . در نتیجه ، تیری حاصل می شود با ارتفاع بیشتر ، قویتر وهم وزن تیر اصلی .

3 با کم شدن وزن مصالح وسبک بودن تیر ، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود .

4از فضاهای ایجاد شده (حفره ها)در جان تیر می توان لوله های تاسیساتی وبرق را عبور داد .

در ساختن تیر لانه زنبوری که 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 حفره های آن است که نمی تواند تنش های برشی را در محل تکیه گاه پل به ستون یا اتصال تیرآهن تودلی (تیرفرعی) به پل لانه زنبوری تحمل کند . بنابراین ، برای رفع این عیب ، اقدام به پرکردن بعضی حفره ها با ورق فلزی وجوش 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 بصورت پل فقط در یک دهانه یا بصورت 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 تیرآهن :

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

2 برش به روش برنول : برش دراین حالت به صورت گرم انجام می گیرد .به این صورت که کارگرماهربرش را با شعله بنفش رنگ قوی حاصل از گاز استیلن واکسیژن ، بوسیله لوله برنول انجام می دهد .

بریدن تیرهای سبک بوسیله ماشینهای برش اکسیژن شابلن دار نسبتا" ساده است . در ایران تیرهای لانه زنبوری را بیشتر با دست تهیه می کنند .

پلهای مرکب :

در بارهای سنگین واحتمالا" دهانه زیاد که پروفیل استاندارد در بازار کافی یا اقتصادی نباشد ، همچنین مقطع تیر لانه زنبوری که با تسمه یا ورق تقویت شده است ، برای بار وارد شده ودهانه خمش کافی نباشد ، از تیرهای مرکب استفاده می شود.تیر مرکب در چندین حالت اجرا می گردد :

1 تیر مرکبی که از بریدن پروفیلهای معمولی ایرانی IPE    از وسط جان تیر واتصال صفحه و ورق مناسب به دوقسمت بریده شده ساخته می شود .  این روش برای پروفیلهای نمره 20 به بالا اقتصادی خواهد بود .

2 تیر مرکبی که از سه صفحه (قطعات تقویتی ) تشکیل می گردد.

در این حالت ، در پروفیلهای معمولی از فولاد جان تیر نسبت به فولاد بالها برای مقابله با خمش چندان استفاده نمی شود ، بلکه سعی می گردد حتی الامکان جان تیر را نازکتر وارتفاع آن را زیاد کنند.

نویسنده : صالح دانشفر در ساعت 18:37 روز یکشنبه، 26 آذر، 1385
نظرات دیگران ( نظر بدین )      لینک دائم      افزودن به دلیشس

شاهتیرها (پلها) :

شاهتیرها عضوهای فلزی افقی هستند که با اتصالات لازم به ستونها متصل می شوند وبه وسیله آنها بار طبقات به ستونها انتقال می یابد . شاهتیرهای فلزی ممکن است به صورتهای زیر بکار روند :

الف) تیر آهن معمولی به صورت تک یا دوبله

ب) تیرآهن بال پهن

ج) تیرآهن معمولی با ورق تقویتی روی بالها ویا بال وجان

د) پلهای لانه زنبوری از تیرآهن معمولی یا تیرهای بال پهن

ه ) تیر ورق (گیر دار) ترکیب تیرآهن معمولی با ورق یا تیرآهن بال پهن با ورق ویا از ترکیب ورق ها درست می شود . تیر ورق همانطور که از اسم آن پیداست توسط ورق ساخته می شود واز پروفیل های معمولی در ساخت آن استفاده می شود.

و) خرپاها

ساخت پلها وشاهتیرها :

هرگاه در شاهتیرهای فلزی به جای تیر تکی از تیرهای دوبله استفاده شود ، باید دوتیر در محل بالها به یکدیگر به گونه ای مطلوب اتصال داشته باشند چنانچه پلها (شاهتیرها) برای لنگرخمشی موجود کفاف ندهد ، آنها را با اضافه بودن تسمه یا ورق تقویت می نمایند .درمورد ورق تقویتی در تیرهای معمولی باید نکات زیر را رعایت کرد :

1 حداکثر ضخامت ورق تقویتی 8/0 ضخامت بال تیر باشد .

2 ورقهای تقویتی به طور کامل با بالها تماس واتصال داشته باشد .

3 ضخامت جوش 75/0 ضخامت ورق باشد .

4 ورق تقویتی از هر دو طرف در قسمت عرض نیز جوش شود.

5 جوشکاری به شیوه صحیح انجام گیرد.

6 ابعاد ورق طبق محاسبات تعیین شده باشد .

تیرهای لانه زنبوری
 تیرهای لانه زنبوری یکی از انواع رایج اعضای سازه ای است که در کشور ما استفاده فراوانی در اسکلتهای فولادی دارد که این امر بیشتر به خاطر عدم دسترسی مصرف کنندگان به نیمرخهای عمیقتر دئر کشور می باشد. تیرهای لانه زنبوری اصولا برای بالا بردن ممان اینرسی و در نتیجه ظرفیت خمشی در مقایسه با تیر نورد شده مورد استفاده قرار می گیرد. این تیرها در ساختمانها به عنوان شاهتیرهای سازه ای و در سوله ها بصورت قاب ضلب و در ساخت پلهای شبک مورد استفاده قرار می گیرند. تیرهای لانه زنبوری با وجود برتری هایی که دارد در مقابل برش و کمانش جانبی پیچشی بال دارای لاغری است. برای تقویت تیر در مقابل این ضعفها و افزایش مقاومت تیر از روشهای مختلفی می توان استفاده کرد. از روشهای رایج تقویت تیرها می توان به ورق کشی جان تیر اشاره کرد. در ایران معمولا این نوع تیر بعنوان شاهتیر در شقفهای تیرچه بلوک استفاده می شود. در این پایان نامه سعی شده تا با توجه به این نوع کاربرد‍, ظرفست تیر لانه زنبوری در محدوده رفتار پلاستیک را بررسی کنیم. برای تقویت تیرهای لانه زنبوری با بار گسترده برای اولین بار از سخت کننده هائی موسوم به تقویتی قائم در این پایان نامه استفاده شده است. این نوع تقویتی که عمود بر جان هستند, بفاصله برابر با ارتفاع تیر از همدیگر نصب می شوند و تا بالهای فوقانی و تحتانی امتداد می یابند و لذا در این پایان نامه برای مدلسازی شاهتیرهای متداول در سقفهای تیرچه بلوک, از تحلیل پلاستیک تیرهای لانه زنبوری با مقطع CPE12 تا CPE22 در دو حالت تیر ساده و تیر طره ای, با استفاده از نرم افزار ANSYS5.4 استفاده شده است. برای هر نوع مقطع, 4 دهانه به طولهای 15D , 18D , 21D , 24D در تیرهای دو سر مفصلی و 4 دهانه بطول 4D , 6D , 8D , 10D در تیرهای کنسولی مدلسازی شدند که D برابر با ارتفاع مقطع لانه زنبوری و 5/1 برابر عمق نیمرخ اولیه آن است. برای جلوگیری از شکست برشی در تیرها, سوراخ تیر را در اطراف تکیه گاهها که دارای برش هستند, مسدود شدند. برای ایجاد حالت پلاستیک کامل تمام گرهها در عمق تیر در مقابل حرکت جانبی مقید شدند. با برسی هایی که انجام شد مشخص گردید که مقید کردن تمام گرهها اعم از بالها و جان, در مقابل حرکت جانبی در مقایسه با حالتی که تنها بال فشاری در مقابل حرکت جانبی مقید می شود, سبب افزایش مقاومت خمشی پلاستیک تیر تا حدود 10% می گردد. برای بررسی دقیقتر نحوه تاثیر این نوع تقویتی ها, در تیرهای دو سر مفصلی از قسمت میانی به طرف تکیه گاهها و در تیرهای کنسولی از تکیه گاهها به طرف قسمت آزاد تیر بتدریج تقویتی ها اضافه شدند. افزایش مقاومت حاصله از این نوع تقویت تیر با نصب همه تقویتی ها, در تیرهای دو سر مفصلی بین 10% تا 17% و در تیرهای کنسولی بین 5% تا 13% می باشد. علاوه بر این, استفاده از این نوع تقویتی در تکیه گاهها باعث کاهش اثرات موضعی تکیه گاهی مانند کمانش و لهیدگی دو جان می شود. با بررسی تیرهای دو سر مفصلی با دهانه کم و ارتفاع زیاد که حالت تیر عمیق را دارند مشخص شد که نصب تقویتی باعث کاهش خیز در زمان تشکیل مفصل خمیری می شود و منحنی بار- خیز بصورت خطی تا زمان شروع پلاستیک شدگی ادامه می یابد. ظرذفیت خمشی پلاستیک در تحلیل غیر خطی المان محدود به دلیل اعمان ضریب سخت شوندگی کرنشی (Et) بیشتر لز ظرفیت خمشی خمیری بدست می آید. این تفاوت در تیرهای دو سر مفصلی بین 12% تا 18% و در تیرهای کنسولی بین 28% تا 40% است. برای ساخت تقویتی ها از حداقل ضخامت ممکن می توان استفاده کرد که این امر باعث کم شدن وزن تقویتی ها و اقتصادی تر شدن استفاده از این نوع سخت کننده می شود.

سینه بندها :

از سینه بندها برای کم کردن طول آزاد قطعات تحت فشار وخمش استفاده می شود .نباید تنها مساله کمانش قسمت فشاری مقطع مورد توجه قرار گیرد ، بلکه باید مساله پیچش نیز بررسی شود . نیرویی که این سینه بندها متحمل می شوند ، تقریبا" 2 درصد نیروی فشاری موجود در قطعه اصلی است روش اتصال رایج بین سینه بندها ومقطع اصلی به دوصورت اتصال برشی واتصال مکانیکی است .

بادبندها :

در ساختمان های فولادی، بادبندها بعد از تیر و ستون و در موقع زلزله و باد حتی می توان گفت بیش از آنها دارای اهمیتند و عامل بسیار مهمی برای مقاومت در برابر زلزله و بارهای جانبی دیگرهستند. انواع باد بندهای هم مرکز و خارج از مرکز، به اشکال مختلف vو v معکوس و ضربدری (X) مورد استفاده قرار می گیرند. بادبندهای X برای مقابله با باد کاربردی ترند تا در برابر زلزله و در برابر بارهای متناوب از شکل پذیری کمتری برخوردارند، زیرا که در این نوع بادبندها در هنگام وارد شدن نیروهای جانبی، همواره یک عضو مورب آن در کشش و دیگری در فشار است و این باعث شکست آنی یا اصطلاحا شکست ترد می شود . طراحی و اجرای بادبندها باید با نهایت دقت و بر اساس اصول و قوانین مهندسی خصوصا در مورد محل قرارگیری خود بادبندها، نوع و اندازه پروفیل مصرفی، مقدار و نوع و طول جوش ها، نوع درز جوش و... صورت گیرد.

در ساختمانهای بلند اسکلت فلزی مرکب از تیر وستون استحکام ومقاومت آنها در مقابل نیروهای جانبی (باد، زلزله) بستگی به درجه گیرداری اتصالات تیر وستونشان دارد .

شیوه نصب بادبندها :

اتصال بادبندها در گوشه ها به قاب فلزی ، با یک صفحه (ورق فلزی) انجام می گیرد .ساخت ونصب به اینگونه است که با پروفیلهای مورد نظر چپ وراستها را بر روی سطح صاف نظیرکف کارگاه یا زمین معمولا" به وسیله ورق فلزی مربع مستطیل که در ناحیه وسط جوش می شود ، اجرامی کنند .چپ وراستها به وسیله بالابر یا جرثتقیل یا کشیدن طناب در محل اتصال قرار می گیرند ،سر پروفیلهای چپ وراست در محل خود ، در روی ورق فلزی که به ستون وپل وصل است ، جوش می گردد .در بعضی موارد ، اتصالات چپ وراست به وسیله میلگرد و در محل اتصال به صورت مفصلی (خارمغزی) متصل می گردد . این نوع اتصالات معمولا" در ساختمانهای قابی فلزی یک طبقه ومنابع هوایی فلزی به کار می رود .

انواع اتصال ستون به فنداسیون در قاب سوله :

اتصالات در سیستم قابها با اینرسی غیریکنواخت ، با اتصالات ستونهای معمولی اسکلت فلزی متفاوت است . اتصالات در تکیه گاه ستونها در قابها با اینرسی غیریکنواخت به شکل متحرک بسیار خفیف وبه شکل تکیه گاههای (خطی مفصلی یا ریلی ، نقطه ای یا کفشکی وپیچی یا مفصلی ساده) انجام می گیرد .

 1 اتصال خطی مفصلی یا ریلی :

به این ترتیب که ستون بر صفحه شیاردارمتصل می شود .در زیر این صفحه ، صفحه بیس پلیت که درناحیه وسط آن فولادی قوی به شکل برجسته که در شیار صفحه بالایی واقع می شود قرار می گیرد وبه این صورت ستون به شکل ریلی دارای حرکت خواهد بود .

 2 اتصال نقطه ای یا کفشکی :

در این حالت نیز ستون به صفحه فولادی قوی جوش می شود ودر وسط صفحه تورفتگی به شکل مقعر جوش می گردد . درمقابل تورفتگی مقعر، برجستگی (محدب) کاملا" به اندازه تو رفتگی ، برصفحه بیس پلیت قرار دارد .تو رفتگی مقعر در بالا وبرآمدگی محدب در پایین قراردارد تا سبب جمع شدن آب در زیر ستون نگردد .

 3 اتصال پیچی یا مفصلی ساده :

ابتدا پای ستون به صفحه بیس پلیت جوش می شود وبولت گذاری در این نوع اتصال تنها از دو عدد بولت یا مهره و واشر فنری صورت می گیرد .بدیهی است بولتها تنها در جهت محور y قرار می گیرند تا اتصال مفصلی حاصل شود . نمونه دیگر از اتصال ساده در پای ستون به وسیله نبشی وبولت که به این نبشی ها تنها به جان ستون جوش می شوند .

 انواع اتصال در گوشه :