از تیرآهن سلولی و کاستلی چه می دانید؟

 Vote: 2 person
از تیرآهن سلولی و کاستلی چه می دانید؟

تیرآهن سلولی و کاستلی (& castellated beam cellular beam) به تیرهای فولادی گفته می‌شود که در بدنه (جان) خود دارای حفره‌های دایره‌ای و چند ضلعی هستند. این محصولات از تغییر و تحول (ایجاد حفره) در تیرآهن معمولی (یا هاش) و برش و اتصال مجدد بخش برش خورده ایجاد می‌شوند. شکل سوراخ در تیرهای سلولی، دایره و در تیرهای کاستلی، شش ضلعی و گاه هشت ضلعی است. استاندارد طول این مقاطع 12 متر می‌باشد؛ اما در صورت نیاز، می‌توان اندازه‌های طولانی‌تر را نیز سفارشی‌سازی کرد. قابلیت تولید در طول بیشتر و استفاده در سازه‌های با دهانه‌های بزرگ و همچنین کاهش وزن سازه تا 33 درصد، از مزیت‌های تیرهای سلولی و قلعه‌ای است. تیرآهن سلولی با علامت اختصاری LB و تیرآهن کاستلی با علامت اختصاری CB نشان داده می‌شود. CB12×10 نشان دهندۀ تیرآهن قلعه‌ای با عمق جان 12 اینچ و وزن 10 پوند بر فوت است.

تیرآهن سلولی و کاستلی چیست؟

تیرهای سلولی و کاستلی (قلعه‌ای) نوع خاصی از تیرآهن فولادی هستند که از ایجاد حفره در تیرآهن‌های معمولی و هاش، بُرش، جابجایی و جوشکاری مجدد تیرآهن ایجاد می‌شوند.  الگوهایی از شکل مورد نظر در امتداد بدنۀ اصلی تیر فولادی ایجاد و برش داده می‌شود. سپس تیر را از امتداد، به دو نیمه تقسیم می‌کنند و برش می‌زنند. بخش برش خورده مجدداً به هم جوش داده می‌شود. شکل یا الگوی سوراخ‌ در تیرهای قلعه‌ای به صورت شش ضلعی، هشت ضلعی و یا الماسی بوده و در تیرهای سلولی، به شکل دایره‌ای است.

عمق تیرهای کاستلی و سلولی نسبت به تیرآهن مادر خود با وزن مشابه، حدود ۱.۵ برابر بیشتر است. این موضوع موجب افزایش مقاومت به وزن تیرآهن گردیده و در نهایت، صرفه جویی در مصرف فولاد و هزینه‌ها را به دنبال دارد. از این رو، در بسیاری از ساختمان‌ها به‌ویژه سازه‌هایی مانند پارکینگ‌ها، استادیوم‌ها و سالن‌های ورزشی، بجای تیرآهن معمولی از تیرآهن‌ سلولی و کاستلی استفاده می‌شود.

تیرآهن سلولی و کاستلی چیست؟

تاریخچه تیرآهن سلولی و قلعه ای

نام تیرهای قلعه‌ای از واژه لاتین «castellatus» به معنی «ساخته شده مانند یک قلعه با دهانه های منظم در دیوارها» گرفته شده است. این مقاطع جهت بهبود عمق و استحکام تیر، بدون افزودن مواد یا وزن بیشتر طراحی می‌شوند. تیرهای کاستلی در سال ۱۸۴۹ توسعه یافته و از نیمه دوم قرن بیستم، در پروژه های ساختمانی مورد استفاده قرار گرفتند. مهندسان پس از جنگ جهانی دوم، با کمبود فولاد مواجه گردیده و متوجه شدند این نوع تیرهای فولادی، ارزان بوده و نسبت مقاومت به وزن بسیار خوبی دارند. در نتیجه، تیرآهن کاستلی از دهه ۱۹۵۰ میلادی به عنوان راه حلی ترجیحی در ساختمان های اروپا به کار گرفته شد. استفاده از این مقاطع به دلیل نسبت کم هزینه کار به هزینه مصالح استفاده شده، کاهش هزینه سازه های فولادی را به دنبال داشت.

تیرهای سلولی در دهه ۱۹۹۰ میلادی ابداع و معرفی شدند. این تیرها که دارای سوراخ‌های دایره‌ای بودند، جایگزین بسیاری از کاربردهای تیرهای کاستلی با شکل سوارخ غالبا شش ضلعی شدند.

تفاوت تیرآهن سلولی با کاستلی چیست؟

تیرآهن‌های قلعه‌ای (CB) و سلولی (LB) به لحاظ طراحی و شکل ظاهری، شباهت‌هایی به هم دارند. در عین حال، تفاوت‌های قابل توجهی هم بین آن‌ها وجود دارد. این تفاوت‌ها عبارتند از:

  1. تفاوت در شکل حفره
  2. انعطاف‌پذیری شکل تیر
  3. فضای خالی حفره‌ها
  4. قابلیت انحنا: تیرآهن‌های سلولی قابلیت انحنا دارند اما این قابلیت در مورد CB وجود ندارد.
  5. امکان سفارشی سازی: امکان تغییر در عمق تیرآهن، فاصلۀ بین حفره‌ها و قطر حفره‌ها در مورد LB وجود دارد. این قابلیت در مورد CB‌ها وجود ندارد.

1- تفاوت در شکل دهانه

شکل سوراخ در تیرآهن‌های کاستلی، می‌تواند به صورت شش ضلعی، هشت ضلعی، الماسی باشد. اما رایج‌ترین شکل، شش ضلعی است. شکل سوراخ در تیرهای سلولی، دایره‌ای است.

2- انعطاف پذیری شکل تیر

در تیرهای سلولی، امکان ایجاد قطرهای مختلف سلول و تغییر عمق، بدون افزایش قیمت یا حتی تغییر در روند ساخت وجود دارد. در حالی که تیرهای قلعه‌ای از این نظر انعطاف‌پذیری کمتری دارند.

3- فضای خالی حفره ها

از دیگر تفاوت‌های تیرآهن سلولی و کاستلی، فضای خالی حفره‌های آن‌هاست. فضای خالی یا اصطلاحا سوراخ‌های تیر کاستلی، به شکل شش ضلعی بوده و معمولا دهانه‌های کوچکی ایجاد می‌کنند. امکان عبور وسایل مربوط به خدمات و تأسیسات (مثل سیم و کابل در تأسیسات برقی) از فضای تیرهای قلعه‌ای وجود دارد. اما در صورت نیاز به جا دادن آیتم‌های بزرگ‌تر، ممکن است نیاز به اصلاح وجود داشته باشد. این درحالیست که در تیرآهن‌های سلولی، سوراخ‌های دایره‌ای معمولاً، ۳۰ درصد مساحت قابل استفاده بیشتری نسبت به تیرآهن کاستلی دارند. بنابراین، در صورت نیاز به عبور خدمات گوناگون مانند لوله، سیم، کابل و غیره از میان آن‌ها، محدودیتی وجود ندارد.

تفاوت تیرآهن سلولی با کاستلی

نام گذاری فنی و تخصصی تیرآهن سلولی و کاستلی

برای نام گذاری هر مقطع فولادی، از استانداردهای خاص آن مقطع استفاده می‌شود. روش‌های نام گذاری، اطلاعات مختلفی از قبیل نوع شکل، وزن تقریبی و عمق تقریبی را مشخص می‌کنند. در نام گذاری فنی تیرهای کاستلی و سلولی مشخصاتی مانند نوع تیرآهن (سلولی یا قلعه ای)، اندازه عمق و وزن آن نمایش داده می شود. تیرآهن سلولی با حروف اختصاری LB و تیرهای قلعه ای با حروف اختصاری CB نمایش داده می شوند. سپس اندازه عمق تیر (بر حسب اینچ) را در کنار حروف اختصاری آن می‌نویسیم. در نهایت وزن تیر (بر اساس پوند بر فوت) را درج می‌کنیم.

برای نمونه CB12×10 نشان دهنده یک تیرآهن قلعه ای است که عمق جان آن 12 اینچ و وزن آن 10 پوند بر فوت است. عدد 12 نشان دهندۀ عمق و عدد 10 نشان دهندۀ وزن آن است. عمق تیرهای قلعه ای معمولا ۱.۵ برابر عمق تیر پایه‌ای است که از آن ساخته می‌شود. البته این آمار تقریبی بوده و هنگام نام گذاری دقیق این محصولات، باید از اندازه دقیق عمق و وزن استفاده شود.

جهت نام گذاری تیرآهن سلولی هم الگویی مشابه وجود دارد. برای مثال اگر از همان تیر پایه یک مقطع سلولی ایجاد شود، با عنوان LB12×10 نمایش داده خواهد شد. زیرا عمق تیرهای سلولی هم معمولی ۱.۵ برابر تیرهای پایه است. البته در این مقاطع به دلیل ضایعات فولادی، وزن مقداری کمتر خواهد بود که در محاسبات دقیق، باید در نام گذاری لحاظ گردد.

نام گذاری تیرهای سلولی و کاستلی نامتقارن

در برخی شرایط خاص، تولید مقاطع نامتقارن می‌توان مفید باشد. به این صورت که می‌توان تیر سلولی یا قلعه ای را با استفاده از دو تیر پایه مختلف با ویژگی‌های وزنی یا حتی سایزی گوناگون ایجاد کرد. برای مثال، فرض کنید برای ساخت بخش بالایی یک تیر کاستلی یا سلولی، از یک تیرآهن با عمق جان 21 اینچ و وزن 44 پوند بر فوت  و برای بخش پایینی از مقطع W21×57 استفاده شود. در این صورت، نام گذاری تیرآهن قلعه ای و سلولی به ترتیب به صورت CB30×44/57 و LB30×44/57 انجام می‌گیرد.

در اینجا هم حرف لاتین در ابتدای نام، نوع تیر را مشخص کرده و عددی که بلافاصله بعد از آن قرار می‌گیرد، به عمق آن اشاره دارد. جفت عدد دوم هم وزن تیر را مشخص می‌کنند. به این صورت که ابتدا وزن مقطع مورد استفاده برای بخش بالایی قرار گرفته و بعد از یک اسلش، وزن مقطع به کار گرفته شده برای بخش پایینی نوشته می‌شود. وزن تقریبی هر فوت تیر نامتقاران، از میانگین دو عدد مذکور به دست می‌آید.

نحوه تولید

تیرهای سلولی و قلعه ای در اکثر موارد، به صورت سفارشی و برای یک مکان خاص در یک پروژه خاص طراحی می‌شوند. فرایند ساخت تیرآهن سلولی و کاستلی تا حد زیادی مشابه هم است؛ اما یکسان نیست. ساخت تیرهای قلعه ای نسبت به تیرآهن‌های سلولی، با سرعت بالاتری انجام گرفته و ضایعات فولادی کمتری ایجاد می‌کند. اما مزایای فراوان تیرهای سلولی باعث شده تا استقبال بیشتری از این مقاطع وجود داشته باشد. نحوه تولید هر یک از این مقاطع در ادامه بیان شده است.

نحوۀ تولید تیرآهن سلولی و تیرآهن قلعه ای

روش تولید تیرآهن سلولی

فرایند ساخت تیرآهن سلولی هم به طور کلی، مشابه تولید تیرهای قلعه‌ای است. اما با توجه به شکل ظاهری این مقاطع، در برخی جزئيات با هم تفاوت دارند. مقاطع سلولی از الگوی برش نیم دایره‌ای تو در تو ساخته شده و سرعت تولید پایین تری دارند. ضمن این که ضایعات فولادی در هنگام ساخت انواع سلولی، نسبت به نوع کاستلی بیشتر است. اما با توجه به مزایای متعدد این تیرها از جمله انعطاف پذیری و شکل پذیری مناسب، کاربرد بالایی دارند. برای تولید تیرهای سلولی هم اقدامات زیر به صورت مرحله به مرحله انجام می‌گیرند:

  1. ابتدا تیرآهن بال پهن یا همان هاش را با استفاده از الگوی نیم دایره ای مطابق شکل برش می دهیم.
  2. در گام بعد، همین الگوی برش را در جهت عکس اجرا می کینم. برای دستیابی به الگوی دایره‌ای تکرار شونده در مقطع نهایی، نیاز به دو پاس برش وجود دارد. همین امر باعث شده تا سرعت تولید تیرآهن سلولی نسبت به قلعه ای، کمتر باشد. پس از آنکه برش دوم هم انجام گرفت، ضایعات میانی را جدا می‌کنیم.
  3. در ادامه، نیمه بالایی و پایینی تیر از یکدیگر جدا شده و پس از حرکت به اندازه نیم دهانه، مجددا روی هم قرار می‌گیرند.
  4. سپس ضایعات موجود در بخش‌های انتهایی تیر هم بریده خواهند شد.
  5. در آخرین مرحله، دو بخش تیر را مجدداً از محل‌های اتصال، به هم جوش می دهیم تا تیرآهن سلولی به وجود آید.

روش ساخت تیرهای قلعه ای

برای ساخت و تولید تیرآهن کاستلی، می‌توان هم از تیرآهن معمولی و هم از هاش استفاده کرد. برای این منظور، از یک مشعل برش کامپیوتری با الگوی برش زیگزاگی در امتداد جانِ تیر (تیرآهن معمولی یا هاش) استفاده می‌شود. برای ساخت این مقاطع، چند مرحله ساده به صورت گام به گام انجام می‌گیرد که به زمان کمتری نسبت به انواع سلولی نیاز دارند. مراحل تولید تیرآهن قلعه ای، عبارتند از:

  1. تیرآهن معمولی یا هاش را مطابق الگوی زیگزاگی، برش می دهیم.
  2. دو بخش بالایی و پایینی مقطع بریده شده را از هم جدا می کنیم و پس از حرکت به اندازه نیم دهانه، مجددا روی هم قرار می‌دهیم.
  3. سپس بخش اضافی که در دو سر انتهایی تیر اولیه ایجاد شده است را حذف می‌کنیم.
  4. در نهایت، دو بخش تیر را مجددا در محل‌های اتصال به هم جوش می دهیم. به این ترتیب، تیرآهن کاستلی ایجاد می‌شود. برای جوشکاری این مقاطع، معمولا یک جوش لب به لب با نفوذ کامل یا جزئی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ساخت تیرآهن قلعه ای (کاستلی)

لطفا به این مطلب امتیاز دهید و ما را در بهینه کردن مطالب یاری نمایید.
one star rate
%0
two star rate
%0
three star rate
%0
four star rate
%0
five star rate
%100
 میانگین رای: 2 نفر

نظرات ( 0 )


ارسال پیام