تعریف تیر آهن‌های لانه زنبوری دلیل نام‌گذاری تیر های لانه زنبوری شکل گیری این تیرها پس از عملیات (بریدن و دوباره جوش دادن ) و تکمیل پروفیل است . این‌گونه تیرها در طول خود دارای حفره های توخالی (در جان ) هستند که به لانه زنبور شبیه است .به همین سبب به این گونه تیرها لانه زنبوری میگویند .
هدف از ساخت تیر های لانه زنبوری هدف این است که تیر بتواند ممان خمشی بیشتری را با خیز (تغییر شکل ) نسبتاً کم و همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه تحمل کند . برای مثال با مراجعه به جدول تیر آهن ارتفاع پروفیل ۱۸ را که ۱۸ سانتیمتر ارتفاع دارد می‌توان تا ۲۷ سانتیمتر افزایش داد . محاسن و معایب تیر لانه زنبوری با توجه به مثال گفته شده در بالا با تبدیل تیر آهن معمولی به لانه زنبوری اولاً : مدول مقطع و ممان اینرسی مقطع تیر افزایش می‌یابد .
ثانیاً : مقاومت خمشی تیر نیز افزوده می‌گردد . در نتیجه تیری حاصل میشود با ارتفاع بیشتر قوی‌تر و هم‌وزن تیر اصلی
ثالثاً : با کم شدن وزن مصالح و سبک بودن تیر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود .
رابعاً : از فضا های ایجاد شده (حفره‌ها ) در جان تیر می‌توان لوله های تاسیساتی و برق را عبور داد . در ساختن تیر لانه زنبوری که منجر به افزایش ارتفاع تیر میشود باید استاندارد کاملاً رعایت گردد در غیر این صورت خطر خراب شدن تیر زیر بار وارد شده حتمی است .
از جمله معایب تیر لانه زنبوری وجود حفره های آن است که می‌تواند تنش‌های برشی را در محل تکیه گاه های پل به ستون یا اتصال تیر آهن تودلی به پل لانه زنبوری تحمل کند . بنا بر این برای رفع این عیب اقدم به پر کردن بعضی از این حفره‌ها با ورق فلزی و جوش میکنند تا اتصال فرعی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام شود . تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی می‌تواند به صورت پل فقط در یک دهانه یا به صورت پل ممتد به کار رود .
برای ساختن تیر لانه زنبوری دو شیوه موجود است
الف – شیوه برش پانیر
ب – شیوه برش لتیسکا
روش‌های برش تیر آهن
۱- برش به روش کوپال : با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که به برش گیوتین مخصوص مجهز است تیر آهن به شکل سرد در امتداد خط منکسر قطع میشود .
۲- برش به روش برنول : برش در این حالت به روش گرم انجام میشود . به این صورت که کارگر ماهر برش را با شعله بنفش رنگ قوی حاصل از گاز استیلن و اکسیژن به وسیله لوله برنول انجام می‌دهد .
بریدن تیر های سبک به وسیله ماشین‌های برش اکسیژن شابلون دار نسبتاً ساده است در ایران تیر های دانه زنبوری را نیشتر با دست تهیه میکنند .
روش ساختن تیر های لانه زنبوری و تقویت آن :
روش تهیه تیر های لانه زنبوری از این قرار است که ابتدا در روی جان تیر آهن نورد شده با استفاده از الگو که به صورت ۵ شش ضلعی از ورق آهن سفید یک میلی‌متری (شابلون) با توجه به استاندارد ساخته شده خط می‌گردد سپس تیر آهن را روی یک شاسی افقی با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف برای جلوگیری از تاب برداشتن قرار می‌دهند . آنگاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منکسر اقدام به برش میکنند تا پروفیل به دو قسمت بالا و پایین تقسیم شود . حال اگر قسمت بالا را ره اندازه یک دندانه جابجا کنیم و رندانه های قسمت بالا و پایین را به دقت مقابل هم قرار دهیم و از دو طرف کارگر ماهر آن را جوشکاری کنند با استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک برای اتصال دو نیمه بریده شده- یک جوش خوب بی عیب سریع و مقرون به صرفه خواهد بود . تیر ساخته شده در محل تکیه گاه‌ها با توجه به حفره های خالی آن در مقابل تنش‌های برشی ضعیف میشود . برای جبران این نقیصه با توجه به منحنی نیروی برشی نیز به پر کردن حفره‌ها با ورق‌های تقویتی اقدام می‌کنیم . لازم به ذکر است که حداقل باید یک حفره با ورق در تکیه گاه به وسیله جوش کامل پر شود . در پایان یاد آور می‌شوم که یک نوع دیگر از پروفیل های لانه زنبوری را برای بریدن قطعات بالا و پایین ورق واسطه اضافه میکنند که این ورق واسطه بین دندانه‌ها جوش میشود . در نتیجه تیر حاصل به مراتب قوی‌تر از تیری است که بدون ورق واسطه ساخته میشود.
تقویت تیر های لانه زنبوری به کمک رفتار مرکب بتن و فولاد : در تیر های لانه زنبوری علاوه بر تنش‌های خمشی اصلی در محل حلقه‌ها تنش‌های خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد می‌گردد که گاهی این تنش از تنش‌های اصلی در تیر بزرگ‌ترند . این تنش‌ها از کارایی تیر می‌کاهند و برای مقابله با آن‌ها باید حلقه های کناری را با ورق پر کرد خصوصاً هنگامی که از این نوع تیرها به صورت یکسره استفاده میشود در محل تکیه گاه‌ها که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد باشد تنش‌های خمشی به شدت افزایش می‌گردد . و نیاز به تقویت تیر در این محل‌ها میباشد که از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نمی‌باشد . در این پروژه برای مقابله با ضعف در تیر های لانه زنبوری رفتار مرکب بتن و فولاد توصیه شده است . به این ترتیب که داخل تیر فلزی در نقاطی که تنش‌های ثانویه قابل ملاحظه میباشند از بتن پر میشود و کشش حلقه های خالی را به عمل تغییر می‌دهد و این امر سختی و مقاومت تیر را افزایش می‌دهد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه میباشد .
در قسمت‌های قبل توضیح داده شد که اضافه نمودن ورق هایی به ضخامت ۱-۲ میلیمتر به بال تیر های لانه زنبوری چه اثر چشمگیری بر مقاومت خمشی تیر خواهند گذاشت در طراحی چنانچه نتایج تجربی این کار را با سایر مقاطع مقایسه نماییم ملاحظه خواهیم کرد که به رغم اشکالاتی که امروزه بر تیر های لانه زنبوری وارد است این گونه طرح‌ها توجیه اقتصادی مثبتی را در بر خواهد داشت . نکته قابل توجه دیگری که نه تنها در طرح تیر های لانه زنبوری موثر است بلکه در همه جا در خور توجه است فواصل آکس های ستون‌ها جهت تیر ریزی میباشد. در آزمایشی که صورت گرفته است مشاهده گردید که طرح بهینه تیرها به میزان قابل ملاحظه ای وزن تیرها کاهش یافت و پس از اصلاحات مجدد روی نحوه و جهت تیر ریزی سقف از ضخامت پیلت ها کاسته شد . در بعضی موارد به جای پیلت های جفت در بالا و پایین استفاده از یک لنگر ماکزیمم موجود در تیر را فیکس نموده و در پاره ای از تیرها اصلاً دیگر نیازی به ورق نیست . شاید بدون محاسبه و تجربه و مقایسه دقیق نتوان این موضوع را پذیرفت که فواصل آکس ستون‌ها چه پیامد های مثبتی بر روی ضخامت ورق‌های تقویتی تیرها خواهد گذاشت اما در همین پروژه که مورد آزمایش قرار گرفت و قسمتی از نتایج آن در این مقاله ذکر گردیده است مشاهده گردید که تنها با جابجایی یک ردیف ستون و کم نمودن دهانی بار گیر از حدود ۲۴ تیر ورق خور تنها ۵-۱۰ عدد از آن‌ها نیاز به تقویت داشتند و بقیه با مقاطع یکدست جایگذاری شدند .البته ضرورتاً باید به این موضوع با اهمیت توجه داشت که در همه موارد امکان جابجایی ستون‌ها و یا کاهش دهانه بار گیر عملی نیست به دلیل اینکه گاهی به لحاظ معماری محدودیت هایی وجود دارد که در نهایت این انتقال ممکن است منطقی نباشد . در نهایت می‌توان گفت در پروژه‌هایی که اهمیت بالایی ندارند و یا اثرات نیروی زلزله در نتیجه ارتفاع آن‌ها چشمگیر نیست و امکان پدیده های له‌شدگی و یا اجرای نامناسب و سایر مشخصاتی که در این مقاله اشاره شد وجود ندارد تیر های لانه زنبوری مقاطع نسبتاً مناسبی هستند و چنانچه در این پلیت های تقویتی به صورت بهینه استفاده شود طرح اقتصادی‌تر به نظر می‌رسد و نوید سازه های سبک‌تر را به ما خواهد داد .
با خم کردن یک ورق ۶ متری از عرض به دست می آید. اضلاع نبشی برابر است و جنس آن عموما از فولاد است.
این محصول از ابتدا به صورت نبشی از دستگاه تولید خارج می شود. اضلاع آن ممکن است مساوی یا نامساوی باشند. نبشی آلومینیومی از این نوع است.
یا نبشی خرد شده ، از قطعه قطعه کردن نبشی فابریک به دست می آید. کاربرد آن در سازه هایی مانند آسانسور می باشد.
نحوه ی محاسبه یک متر بدین صورت است که: جمع طول بالها ضرب در ضخامت ضرب در وزن مخصوص (وزن مخصوص آلومینیوم ۲٫۷ میباشد).
برای محاسبه وزن نبشی شما باید اندازه بال نبشی استیل در طول آن و ضخامت نبشی ضرب کنیم و سپس در عدد ۷۸۵۰ ضرب کنید و در ۲ ضربدر بکنید تا در نهایت وزن نبشی به دست بیاید. واحد طول عرض و ضخامت نبشی بر حسب متر باشد و در انتها بر حسب کیلوگرم به شما وزن نبشی را خواهد داد.
جنس پروفیل نبشی بر اساس نوع کاربرد ازانواع فلز مثل فولاد ، آهن ، آلومینیوم ، استیل وغیره متفاوت است.
نبشی آلومینیوم به صورت اکستروژن و با استفاده از قالب تولید می شود، این محصول در سه کیفیت خام ، رنگ شده و آنودایز شده ارائه می شود. نبشی آلومینیوم بر اساس کاربرد مورد نظر از مواد بازیافتی (درجه ۲) یا مواد خام (درجه ۱) تولید می شود.با توجه به خواص فلزآلومینیوم ، مثل سبک ، مستحکم ، مقاومت به خوردگی ، قابلیت سوراخکاری و ماشین کاری ، قابلیت جوشکاری ، کاربرد آن بسیار وسیع و گسترده است.
صنعت ساختمان (قاب ها ، سازه ها ، نبشی لب پله ، لولای در و غیره ) صنعت هواپیما سازی ، صنعت خودروسازی از جمله کاربردهای نبشی است.
در نبشی گالوانیزه ، بین آهن و روی ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل میشود که در آن روی به جای آهن به عنوان آند بکار می‌رود و آهن به عنوان کاتد. روی در آند اکسید میشود چون فلزی پست‌تر یا فعالتر از آهن است و دارای پتانسیل احیاء کمتری از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتری از آن دارد .
از نبشی گالوانیزه هر جا که احتمال خوردگی آهن و زنگ زدگی وجود دارد استفاده می شود .
پایه اصلی تولید نبشی استیل شمش استیل است که در نوع پرسی و فابریک تولید میشود در نوع پرسی با خم کردن ورق با دستگاه رول فرمینگ وطی مراحل برشکاری ورق ها به اشکال مختلف L ، V ( نبشی استیل ) تبدیل میکنند.
همچنین درتولید فابریک استیل گداخت در فرایندهای نورد گرم یا سرد به این محصولات تبدیل میشوند.
نبشی استیل به صورت دو ورق استیل عمود بر هم ساخته می شود ، این ورق های استیل دارای عرضی بسیار کمتر از طول خود می باشند و در ضخامت کم تولید می شوند.
نبشی استیل به دلیل خاصیت ضد زنگ و خوردگی در مکان ها و فضاهای باز مورد استفاده قرار میگیرد.
برجستگی‌های ایجاد شده در مرحله ورق، معمولا به شکل بادامی، لوزی، عدسی، قطره‌ای، شطرنجی و یا این که اشکال دیگر میباشد .
در این فعالیت ورق آجدار به روش نورد گرم (Hot Rolling) تولید میشود؛ در راه و روش نورد گرم، آغاز شمش فولادی از نوع تختال (اسلب) با بازه و طول معین به داخل کوره‌های پیش گرم ریخته شده و پس از رسیدن به رتبه حـرارت قضیه حیث و عبور از قفسه‌های پوسته‌زدایی و نورد ابتدایی، مدت آن کاهش و طول آن ارتقاء می یابد و نهایتاً با عبور از قفسه‌های نورد آخرین و انجام عملیات آج‌زنی به شکل ورق آجدار با ضخامت ۱ .۵ تا ۱۰ میلیمتر ساخت شده و به صورت کلاف (Coil) و یا برش (Sheet) متر بسته‌بندی می‌گردند .
اسلب (Slab) یا این که تختال، قطعه‌ای مکعب مستطیل شکل و از فرآورده‌های میانی نورد فولاد هست که معمولاً دارای ضخامت ۲۳۰ میلیمتر، پهنا ۱ .۲۵ متر و ارتفاع ۱۲ متر است .
مزایای
ورق آجدار مرحله درخشان و انعطاف پذیری بالا در عین هم اکنون استحکام بالای این گونه ورق به حافظه طراحی‌های روی مرحله آن از ویژگی با اهمیت نسبت به دیگر ورق‌ها است .
همچنین ورق آجدار به راحتی قابل تغییرشکل و خم شدن میباشند و حتی با دقت به نیاز مشتریان برای برخی هدف ها دکوری نیز بکار برده می گردند .
استاندارد
ورق آجدار ورق های آجدار معمولا در ضخامت های ۱ .۵ میلی متر تا ۱۰ میلی متر و در ابعاد ۲*۱ متر و ۶*۱ .۵ متر و ۶*۲ متر تولید می شوند .