ساختار لانه زنبوری یا هانی کامب، سازه ای است که به دلیل ساختار خاص شش گوشه (هندسه لانه زنبوری) و وزن کم، توانایی تحمل نیروهای عمودی وارده بر واحد سطح خود را دارد و می‌تواند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد. هندسه ساختارهای ساخت زنبوری می‌تواند به طور گسترده ای متفاوت باشد، اما ویژگی مشترک همه این ساختارها، مجموعه ای از سلول های توخالی است که بین دیوارهای عمودی نازک تشکیل شده اند. سلول ها اغلب ستون و شکل شش ضلعی هستند. هانی کامب بیشتر در سازه هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که قدرت زیاد و وزن کمی داشته باشد. این سازه در صنایع هوایی، صنایع دریایی، ساختمان، صنایع ریلی مورد مصرف دارد.
یکی از انواع تیرهای مورد استفاده در صنعت ساختمان سازی، تیرهای لانه زنبوری می‌باشند. تیرهای لانه زنبوری در بدنه ی خود دارای حفره هایی است که به همین دلیل اسم این تیرها، به تیرآهن لانه زنبوری مرسوم گردیده است. نکته بسیار مهمی که باید در ساخت های زنبوری دانست این است که ارتفاع در تیر ساخته شده در ساخت زنبوری حدوداً یک و نیم برابر تیرهای معمولی می باشد و همین باعث استقامت خیلی بیشتر ساخت زنبوری می‌گردد.
مزایایی تیرهای لانه زنوری
تیرهای ساخت زنبوری نسبت به تیرهای معمولی بسیار سبک تر هستند که برای مشتریان بسیار مقرون به صرفه می‌باشد. نکته دیگر در ساخت زنبوری ایجاد حفره هایی در طول تیر هست، که باعث می‌شود رشته های برق و خدمات تاسیسات داخل ساختمان به راحتی از میان این حفره ها عبور داده شوند. ساخت زنبوری در ساختمان هایی که استفاده می‌شود، آن ساختمان دارای حس هنری می‌گردد و این نوع ساختمان ها بسیار زیباتر از ساختمان هایی است که با فولاد صنعتی ساخته شده اند. در ساخت زنبوری جریان هوا می‌تواند از طریق سوراخ های لانه زنبوری عبور کند، بنابراین تا حد زیادی موجب کاهش تاثیر هوا بر روی هسته اصلی می گردد و آن را کاملاً پایدار می‌کند. لبه ساخت زنبوری با ورق جوش داده شده، که همین عامل باعث می‌شود ثبات بیشتری دراین سازه باشد و کاملاً پایدار و قابل اعتماد باشد.
کاهش وزن اثر مستقیم بر روی ایمنی سازه در برابر زلزله و دیگر اتفاقات دارد و در اصل ساختمان دارای انعطاف پذیری بیشتری خواهد شد. یکی دیگر از مزایای استفاده از ساخت زنبوری در سازه ها و در طرح های معماری و نقشه کشی های ساختمان، که مهندسین مجبور به اعمال محدودیت در بخش سقف می‌شوند و نمی‌توانند ضخامت سقف را بیشتر کنند، ساخت زنبوری و تیرهای لانه زنبوری نجات بخش این مسئله می‌شود و می‌توان انتقال بار را به سایر عناصر سازه داد و یا با تغییر برش تیر از این معضل رهایی یافت.
روش ترسیم تیر لانه زنبوری به روش لیتسکا
روش ترسیم تیر لانه زنبوری به روش پانیر
انواع روش های برش تیر آهن لانه زنبوری
برای ساختن این تیرها دو شیوه کلی موجود می باشد. اولین روش به شیوه برش پانیر و روش بعدی به شیوه برش لیتسکا است. روش های ذیل به شیوه برش پانیر است که به دو صورت سرد و گرم انجام می‌پذیرد.
برش به روش کوپال
در این روش با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین، که مجهز به برش گیوتین مخصوص است، تیرآهن به شکل سرد در امتداد خط منکسر قطع می‌گردد.
برش به روش برنول
بر خلاف روش کوپال در برش به روش برنول تیر به صورت گرم برش داده می‌شود. در این روش کارگرهای ماهر، برش را با شعله ای حاصل از گاز استیلن و اکسیژن، که به رنگ بنفش می باشد به وسیله لوله برنول انجام می‌دهند.
روش ساخت تیرآهن های لانه زنبوری
ابتدا درون خط وسطی تیرآهن نورد شده با استفاده از الگو و شابلون‌هایی به صورت 6 ضلعی قطع می‌شود. سپس تیر را بر روی یک شاسی افقی قرار می‌دهند و به وسیله زدن یک تک خال، جوش در نقاط مختلف برای جلوگیری از تاب برداشتن تیر قرار می دهند. در گام بعد با استفاده از دستگاه برش برنول، تیر را در امتداد خط منکسر برش داده، تا پروفیل به دو قسمت بالا و پایین تقسیم گردد. حال قسمت بالایی را به اندازه یک دندانه جا به جا می‌کنیم و دندانه های قسمت بالا و پایین را کاملاً رو به روی هم قرار داده و دو طرف را به خوبی جوش می‌دهیم. تیر ساخته شده به این روش به دلیل وجود حفره های در جان تیر در مقابل تنش های برشی ضعیف می‌گردد، که برای مقابله با این ضعف باید از ورق های تقویتی استفاده نمود. این ورق واسطه، بین دندانه‌ها جوش داده می‌شود. در نتیجه تیر حاصل به مراتب قوی‌تر از تیری است که بدون ورق واسطه ساخته می‌شود.
معایب تیرهای لانه زنبوری
از جمله عیب‌های تیرهای لانه زنبوری وجود حفره های آن است، که می‌تواند تنش‌های برشی را در محل تکیه گاه های پل به ستون یا اتصال تیرآهن تودلی به پل لانه زنبوری تحمل کند. بنابراین برای رفع این عیب اقدام به پر کردن برخی از این حفره‌ها با ورق فلزی و جوش می‌کنند، تا اتصال فرعی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام گردد. تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی می‌تواند به صورت پل فقط در یک دهانه یا به صورت پل ممتد مورد استفاده قرار گیرد.
تقویت تیرهای لانه زنبوری به کمک رفتار مرکب بتن و فولاد
تولید شبکه لانه زنبوری یا هانی کامب
در تیرهای لانه زنبوری علاوه بر تنش‌های خمشی اصلی در محل حلقه‌ها، تنش‌های خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد می شود، که گاهی این تنش از تنش‌های اصلی در تیر بزرگترند. این تنش‌ها از کارایی تیر کاسته و برای مقابله با آنها باید حلقه های کناری را با ورق پر کرد، خصوصاً هنگامی که از این نوع تیرها به صورت یکسره مورد استفاده قرار می‌گیرند. در محل تکیه گاه‌ها که هم نیروی برشی وهم لنگر خمشی زیاد باشد تنش‌های خمشی به شدت افزایش یافته، و نیاز به تقویت تیر در این محل‌ها می‌باشد که از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نیست. در این پروژه برای مقابله با ضعف در تیرهای لانه زنبوری، رفتار مرکب بتن و فولاد توصیه شده است. به این ترتیب که داخل تیر فلزی در نقاطی که تنش‌های ثانویه قابل ملاحظه است از بتن پر می‌شود و کشش حلقه های خالی را به عمل تغییر می‌دهد. و این امر سختی و مقاومت تیر را افزایش داده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
کاربرد تیرآهن لانه زنبوری
ساختمان‌های فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می‌دهند. معایب و ضعف‌های ساختمان‌های فولادی و ضعف عمده ساختمان‌های فولادی، با توجه به نحوه طراحی و اجرای آنها در پی‌ها، ستون‌ها، تیرها، اتصالات تیرها به ستون‌ها، اتصال تیر به تیر اصلی، سیستم باربر جانبی، اعضای مهاربندی، اتصالات باد بندها، سیستم دیافراگم، کف دیوارها و تیغه‌های داخلی و راه پله‌ها است. تیرها در اکثر موارد از تیرهای لانه زنبوری در ساختمان‌های فولادی استفاده می‌شود. این تیرها در مقابل برش ضعیف هستند و در محل اعمال بارهای متمرکز مثل دو انتهای تیر، بایستی جان تیر را با ورق تقویتی پر کرد. اما با توجه به ایجاد نیروی برشی در تمام طول تیرها در سیستم قاب خمشی کاربرد تیرهای لانه زنبوری برای ساختمان‌های فلزی در مناطق زلزله خیز در راستای بدون بادبند مناسب نمی‌باشد.
خیلی از تیرها در سیستم قاب صلب از مقاطع زوج با ورق‌های تقویتی بال‌ها در دو انتها تشکیل می‌گردد. منتها این ورق‌ها با جوش منقطع و معمولاً با ساق ضعیف به بال‌های تیر وصل می‌شوند. از آنجا که نیروهای کششی بزرگی در بال‌ها ناشی از خمش تیر در دو انتهای تیر، توسط این ورق‌ها بایستی به ستون منتقل شوند. در طول و بعد جوش این ناحیه دقت خاصی نیاز است و غالباً ورق‌های تقویتی بال‌ها، باید به صورت ممتد به بال‌ها جوش داده شوند. مشکل معمول دیگر در تیرهای ساختمان‌های فولادی طول نامناسب آنها است. رواداری‌ها مجاز در انتهای تیر و در محل اتصال به ستون معمولاً حدود ۱ سانتیمتر است. اما در خیلی از ساختمان‌ها به علت ضعف کیفیت اجرایی این فاصله حتی به ۵ سانتیمتر هم می‌رسد. که خروج از محوریت زیاد و در نتیجه لنگر خمشی بزرگی را به نبشی نشیمن زیر تیر اعمال می‌کند.
مهندسین ناظر باید مراقب باشند که این فاصله‌ها در حد مجاز باقی بماند و در صورت لزوم درخواست تغییر تیر یا حداقل از نشیمن تقویت شده (در صورتی که رواداری چندان از مقدار مجاز تجاوز نکرده باشد) استفاده بنمایند. اتصال تیر به ستون و تیر به تیر شاید مشکل‌ترین قسمت از وظایف مهندس ناظر در کنترل کیفیت اجرایی یک ساختمان فولادی اطمینان از درستی اتصال تیر به ستون باشد به ویژه در امتدادی که سیستم مهاربندی وجود ندارد و صرفاً قاب خمشی قرار است در مقابل بارهای جانبی زلزله مقاومت نماید. در چنین حالتی اگر ستون‌های قوطی ساخته شده از ورق استفاده شود، بایستی به نصب ورق‌های پیوستگی در داخل ستون قوطی و در تراز ورق‌های زیر و روی تیر توجه خاصی گردد. غالباً اجرای این ورق‌ها فراموش شده یا در تراز صحیح خود صورت نمی‌گیرد. مطلب مهم دیگر جوش صحیح آن به داخل ۴ وجه ستون است. متاسفانه در عمل سه طرف جوش داده شده و در وجه چهارم به ورق‌های پیوستگی متصل نمی گردد.
نتیجه گیری
در آخر می‌توان گفت در پروژه هایی که اهمیت بالایی ندارند و یا اثرات نیروی زلزله در نتیجه ارتفاع آنها چشمگیر نمی‌باشد و امکان پدیده های له شدگی 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 اقتصادی تر به نظر می‌رسد و نوید سازه های سبک تر را به ما خواهد داد.
منبع: گروه تأمین محتوای فولاد 24