بررسى علل فرو ريزى برج هاى دوقلوى تجارت جهانى
فروريزى ساختمان هاى دوقلوى مرکز تجارت جهانى واقع در نيويورک آمريکا در واقعه 11 سپتامبر 2001 ميلادى خسارات اقتصادى و پيامدهاى سياسى قابل توجهى را در پى داشت، ولى فرصت بسيار ارزشمندى را جهت بررسى سيستم سازه اى اين دو ساختمان که زمانى جزو بزرگترين ساختمان هاى مهندسى ساخته ى دست بشر بودند و حتى تا چندى پيش يعنى در دهه 70 مرتفع ترين آسمانخراشهاى دنيا به حساب مى آمدند، فراهم آورد. کليه ى مراحل اجرايى اعم از خاکبردارى، پى ريزى، نصب ستون ها وخرپاهاى کف و… وهمچنين حفاظت و پاسخ در مقابل حريق که يکى از مباحث عمده در ارتباط با ساختمان هاى بلند مرتبه ى فولادى به شمار مى آيد، تماماً حاوى نکات قابل توجهى است که به دقت مورد بررسى قرار گرفته است.
همچنين وقوع اين حادثه، اين امکان را فراهم آورد تا با در دست داشتن يک مدل واقعى و تجربى، نحوه ى عملکرد و پاسخ ساختمان ها را در طى اين تصادم و انهدام، بررسى نمود. گروه ها، اشخاص و سازمان هاى مختلفى علل فرو ريختن ساختمان ها را بررسى کرده اند. از بين گزارشات ارائه شده، کامل ترين گزارش مربوط به " آژانس مديريت بحران فدرال " مى باشد. آژانس مذکور براى تهيه ى گزارش خود، کميته ى ويژه اى را با عنوان " کميته بررسى عملکرد ساختمان ها " تشکيل داد، که از متخصصينى در زمينه ى طراحى ساختمان هاى بلند، ساختمان هاى فولادى واتصالاتشان و همچنين متخصصينى در زمينه ى آتش سوزى و اطفاء حريق بهره مى جست، و با انجام تحليل هاى سازه اى، بررسى هاى محلى، مرور صدها ساعت فيلم وهزاران قطعه عکس اين گزارش را تهيه کرد، و در نهايت کار اين کميته منجر به توصيه هايى براى انجام تحقيقات بيشتر در زمينه هاى مختلف وهمچنين تغييراتى در آيين نامه هاى طراحى و اجرايى گرديد.به طور کلى سعى بر آن است که دراين مقاله به اين پرسش پاسخ داده شود، که چرا با وجود اينکه در طراحى ساختمان هاى دو قلوى مرکز تجارت جهانى، بر خورد يک فروند هواپيماى بويينگ 707 در نظر گرفته شده بود، وحفاظت در مقابل حريق به نحو احسنت بر روى هر دو ساختمان اجرا شده بود، هر دو عامل فوق نهايتاً باعث فروريزى ساختمان ها شد !
•پلان سايت مركز تجارت جهانى
مساحت زمين 64000 متر مربع و مساحت اشغال شده توسط مجموعه‌ى 7 گانه ساختمان‌هاى تجارت جهانى چيزى در حدود 20000 متر مربع ميباشد كه با احتساب طبقات اين 7 ساختمان كلاً 1115000 متر مربع مساحت قابل استفاده را در اختيار گذاشته بودند.
•بررسى زمانى ، نحوه برخورد
ساختمان شماره 1 در ساعت 8:46 دقيقه صبح از جانب جبهه‌ى شمالى در محدوده‌ى طبقات 98- 94 مورد اصابت يك فروند هواپيماى مسافربرى بوئينگ 767 قرار گرفت. ساختمان شماره 2 در ساعت 9:03 دقيقه صبح ( 17 دقيقه بعد ) از جانب جبهه‌ى جنوبى در محدوده‌ى طبقات 84- 78 مورد اصابت يك فروند هواپيماى بوئينگ 767 قرار گرفت. در زمان برخورد 58000 نفر در محل، اعم از ساختمان‌هاى مركز تجارت جهانى، خطوط مترو و جاده‌هاى اطراف حضور داشتند. ساختمان شماره 2 در ساعت 9:59 دقيقه ( يعنى 56 دقيقه پس از برخورد ) فروريخت.
•روسازه‌ى برجهاى دوقلوى تجارت جهانى
هر كدام از ساختمان‌هاى دوقلوى تجارت جهانى 110 طبقه بالاى زمين و 9 طبقه زيرزمين داشتند كه كلاً ارتفاعشان از تراز پايه 417 متر بود و همچنين روى ساختمان ساختمان شماره 1 يك دكل آنتن به ارتفاع 110 متر قرار گرفته بود. پلان برجهاى دوقلوى تجارت جهانى به صورت مربعى به اضلاع63m x 63m با پخ 1.2 متر در گوشه‌ها بود. هسته مركزى ابعادى در حدود 26.5m x 24m داشت كه در آن 3 پله خروجى، 99 آسانسور و 19 پله برقى جاى داده شده بود. ساختمان‌هاى شماره 1 و 2 مشابه بودند، ولى ...
•نحوه قرار گرفتن و آرايش ستون‌ها
ستون‌ها به صورت قطعات از قبل مونتاژ شده‌ى 3 تايى به ارتفاع 3 طبقه بودند كه توسط پليت هايى به ارتفاع 132 سانتى متر در تراز طبقات به هم متصل شده بودند كه در واقع اين پليت ها، پس از اجراى كامل در دور تا دور ساختمان حكم تيرهاى محيطى را داشتند، بدين ترتيب كه يك ديواره‌ى مجوف فولادى را در دور تا دور ساختمانها ايجاد كرده بودند. ستون‌ها در ارتفاع 7 طبقه از تراز پايه 3 تا 3 تا يكى شده بودند.
•سيستم كف
سيستم كف متشكل از 4 اينچ ( 10 سانتى متر ) بتن سبك بود كه بر روى ورق موج دار فولادى به ضخامت 3.8 سانتى متر اجرا شده بود و هر چه به هسته مركزى نزديك تر مي‌شديم ضخامت بتن كف حدوداً 1 اينچ افزايش پيدا مى كرد و به 12.7 سانتى متر مى رسيد.
•نحوه و چگونگى نگهدارى سيستم كف
در بيرون هسته، عرشه‌ى فلزى توسط يك سرى از خرپاهاى مركب كف تحمل مي‌شد،كه ما بين ديوار خارجى و هسته مركزى قرار داشتند. اين خرپاهاى طولى توسط خرپاهاى عرضى به هم بسته مي‌شدند.
•حوه‌ى اتصال خرپاهاى اصلى با ديواره‌ى خارجى و هسته مركزى
تقريباً در حدود 10000 دمپر ويسكوالاستيك كه به يال تحتانى خرپاها متصل بود، استفاده شده بود كه اين تكنولوژى براى اولين بار در ساختمان‌هاى بلند مرتبه بكار رفته بود، تا حركات ناشى از باد براى استفاده كنندگان و ساكنان برج‌ها كمتر محسوس باشد. بين طبقات 106 تا110 يك سرى از مهاربندهاى قطرى در قاب ساختمانى استفاده شده بود.
•پى سازه
اين پى يك پى گسترده‌ى ضخيم بود كه درون سنگ بستر حفر و اجرا شده بود و از شبكه تيرهاى فولادى عمود بر هم جهت انتقال بار ستون‌هاى سنگين به پى استفاده شده بود.
•ساخت و اجرا
پس از اينكه طرح معمارى توسط Minoru Yamasaki تهيه و توسط تيم سازه‌اى Skilling اين طرح سازه‌اى شد، از آگوست 1966 خاكبردارى محوطه شروع شد. در آگوست سال 1968 ( يعنى دقيقاً 2 سال پس از شروع خاكبردارى ) نصب سازه‌ى فولادى شروع شد و در دسامبر 1970به بهره‌بردارى رسيد.
•حفاظت در مقابل حريق
در ارتباط با ساختمان‌هاى فولادى حفاظت در مقابل حريق يكى از مباحث مهم و اساسى به شمار مي‌آيد ( به دليل ايجاد تنش‌هاى حرارتى در اعضاى فولادى با بالا رفتن دما ). در ارتباط با ساختمان‌هاى دوقلوى تجارت جهانى براى افزايش مقاومت ساختمان در مقابــل حريق دو نوع حفاظت Active وPassive پيش بينى شده بود.
•حفاظت Passive
اين حفاظت عمدتاً بصورت استفاده از پوشش‌هاى محافظ براى اجزاء سازه‌اى در نظر گرفته شده بود، كه اين پوشش‌هاى محافظ يك مخلوط كارخانه‌اى الياف تيپ سيمانى بودند كه با مواد افزودنى، مواد سراميكى و آب تركيب و اسپرى مي‌شدند. ضخامت قشر محافظ خرپاها بصورت متوسط 1.6 سانتى متر بود كه در سال 1990 تصميم گرفته شد.
•حفاظت Active
اولين خط دفاعى در مقابل آتش‌سوزى افشانك‌ها بودند كه البته اين افشانك‌ها در موقع ساخت نصب نشده بودند ولى در سال 1990 از افشانك ها در هر دو ساختمان استفاده شد. دومين خط دفاعى مقابله‌ى دستى با آتش بود كه بدين منظور در راه پله‌ها لوله‌هاى آتش‌نشانى در هر كف وجود داشت. منابع آب لازم براى اطفاء حريق توسط 3 عدد پمپ كه در طبقات 7،41 و75 قرار داشتند، از منبع آب شهرى پر مي‌شدند و پمپ‌ها طورى طراحى شده بودند كه اگر پمپ ميانى خراب مي‌شد، پمپ پائينى مي‌توانست وظيفه‌ى آن را به عهده بگيرند. منابع 19000 ليترى در طبقـات 41،75و110 آب را به لوله‌هاى آتش نشانى مي‌رساندند. علاوه بر موارد فوق يك تيم 25 نفره ى آتش نشان‌ها مستقيماً مسئوليت اطفاء حريق در اين ساختمانها يعنى مجموعه‌ى WTC را بر عهده داشتند.
•اسخ ساختمانها
در سال 1945 بدليل مه شديد يك فروند بمب‌افكن B25 كه قصد فرود داشت به ساختمانEmpire State Building برخورد كرد. همين بهانه سبب شد كه در طرح سازه‌اى اين دو ساختمان اصابت يك بوئينگ 707، تقريباً در شرايط مشابهى در نظر گرفته شود و فرض شده بود كه بوئينگ 707 وزنى حدود 120 تن و سرعتى معادل با290Km/h داشته باشد. هواپيماهايى كه در واقعه 11 سپتامبر با برجهاى دوقلوى تجارت جهانى برخورد كردند،هواپيماهاى بوئينگ 767 از نوع 200ER بودند.
•ساختمان WTC1
ساختمان شماره يك از جانب جبهه ى شمالى ( تقريباً وسط ) و در محدوده‌ى طبقات 94 تا 98 ضربه خورد. حداقل 5 تكه‌ى 3 ستونى كنده شد و به داخل پرتاب شد و قسمتى از كف كه توسط اين ستون‌ها تحمل مي‌شد به صورت موضعى خراب شد. در اطراف مركز، ستون‌ها با تصادم بال هواپيما شكسته شدند. تصاوير نشان مي‌دهد حدود 31 تا 39 ستون در ارتفاع حدود 4 طبقه در ضلع شمالى خراب شدند. ميزان خساراتى كه به ستون‌ها و تيرهاى هسته مركزى وارد شده نامعلوم است.
•روند خرابى
به دنبال برخورد بارهاى ثقلى كف‌هايى كه ابتدا به صورت فشارى توسط ستون‌هاى خارجى تحمل مي‌شد به سوى ديگر مسيرهاى انتقال بار منتقل شدند. پس بنابراين قسمت عمده‌ى بار ستون‌هايى كه تخريب شده بودند به ستون‌هاى كه پيرامونى منتقل شد. آناليزهاى اوليه بر روى ساختمان شماره 2 كه تقريبآً در وضعيت مشابهى قرار داشت، نشان داد كه ستون‌هاى مجاور ستون‌هاى تخريب شده 9 برابر بار بيشترى را پس از برخورد تحمل مي‌كردند، كه البته در طراحى، اين ستون‌ها ذاتآً براى بارهاى ثقلى اضافه طراحى شده بودند. حال اگر از كاهش در سختى جانبى ناشى از خرابى ديافراگم كف‌ها صرف نظر كنيم و از كاهش مقاومت به دليل افزايش درجه حرارت هم صرف نظر شود، اغلب ستون‌ها بارهاى بزرگى در حدود ظرفيت نهايى خود را تحمل مى كردند.
•عامل حريق
هر هواپيما حدود 38000 ليتر بنزين داشت و فيلم‌ها هم نشان داد كه هواپيماها قبل از آتش گرفتن به طور كامل وارد ساختمان ها شدند. سوخت هواپيماها كه به صورت توده ى آتشين در آمده بود، فشار داخلى را به شدت افزايش داد و قسمت عمده‌اى از اين سوخت به داخل داكت‌ها و سوراخ‌هاى ايجاد شده در كف به هنگام ضربه، به پائين فرو ريخت. درجه حرارت در برخى سطوح حدود 900 تا 1100 درجه سانتيگراد و در برخى سطوح حدود 400 تا 800 درجه سانتيگراد تخمين زده ميشود.
•ساختمان WTC2
ساختمان شماره 2 از جانب ضلع جنوبى در طرف شرق مورد اصابت قرار گرفت. پس از برخورد 6 تكه ى ستون 3 تايى در قسمت ميانى خراب شدند و بخشى از كف‌هاى طبقات 78 تا 84 آسيب ديدند. در قسمت‌هايى كه مورد اصابت بال هواپيما قرار گرفته بودند،فقط ستون‌هاى خارجى آسيب ديدند. عكس‌ها مبين اين است كه حدود 27 تا 32 ستون در ضلع جنوبى ساختمان در ارتفاع 5 طبقه آسيب ديدند.
•تفاوت‌هاى ميان تصادم هواپيماها با WTC1 وWTC2
تفاوت‌هاى ميان تصادم هواپيماها با ساختمان هاى شماره 1 و 2 که از عوامل تسريع روند خرابى ساختمان شماره 2 نسبت به ساختمان شماره 1 مى باشد، عبارتند از:
1- سرعت برخورد هواپيماها به ساختمان شماره 1 حدود 750 km/h و به ساختمان شماره 2 حـــدود 950 km/h بود.
2ـ قسمت ضربه ديده در ساختمان شماره يك تقريباً در وسط ضلع بود، در حالى كه در ساختمان شماره 2 اين برخورد به قسمت گوشه شرقى وارد شده بود.
3ـ به دليل قرار گرفتن شمالى - جنوبى هسته در ساختمان شماره 2 قطعات هواپيما فقط حدود 10.5 متر تا خرابى اجزاء هسته فاصله داشتند.
4ـ طبقات آسيب ديده در ساختمان شماره 2 حدود 20 طبقه پائين تر از طبقات ضربه ديده در ساختمان شماره 1 قرار داشتند، بنابراين ستون‌ها بار بيشترى را تحمل مى كردند و به همين دليل تسريع روند خرابى در ساختمان شماره 2 بالاتر بود.
طرح هاى پيشنهاد شده براى جايگزين کردن برجهاى دوقلوى تجارت جهاني:
Memorial Triangle: که شامل 6 برج در زمينى پنج هکتارى به شکل مثلث مى باشد.
Memorial Park: که شامل پارکى به مساحت شش هکتار در بر گيرنده ى 5 برج مى باشد.
Memorial Plaza: که شامل 5 برج ادارى به همراه يک برج ياد بود، مشابه برج هاى دوقلوى تجارت جهانى، در زمينى هشت هکتارى مى باشد.
Memorial Promenade: که شامل ميادين عمومى، سايت هاى يادبودى، موزه و ساختمان هاى فرهنگى مى باشد. اين طرح در بر گيرنده ى 6 برج در زمينى هجده هکتارى مى باشد.
Memorial Square: که شامل زمينى ده هکتارى به شکل مربع، در بر گيرنده ى 4 برج ادارى و1 برج يادبودى مرکزى، مشابه برج هاى دوقلوى تجارت جهانى، پارکى غير هم تراز، و مکان هاى فرهنگى و يادمانى مى باشد.
همچنين در ميان طرح هاى پيشنهاد شده، 2 طرح ديگر نيز به چشم مى خورد، که از لحاظ سبک معمارى و سازه اى بسيار قابل توجه مى باشند.
قابل ذکر است که در هيچ کدام از طرح هاى پيشنهادى بالا، در محل هاى اسبق برج هاى دوقلوى تجارت جهانى، احداث ساختمانى پيش بينى نشده است.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
گونگی ساخت آسمان خراش به زبانی ساده!
بزرگترين مشکل ساخت و ساز به سمت بالا جاذبه است. فرض کنيد مي خواهيد دوست خود را بلند کنيد اگر دوستتان سبک باشد به راحتي او را بلند مي کنيد ولي اگر بخواهيد دو نفر را از روي زمين بلند کنيد کارتان بسيار مشکل خواهد شد. براي بلند کردن افراد بيشتر بايستس چند نفر به شما کمک کنند. سازه هاي بلند نيز از اين قاعده مستثني نيستند براي تحمل وزن طبقات بالا پايه هاي ساختمان بايد گسترده تر باشند. زماني که ما يک طبقه به طبقات سازه اضافه مي کنيم وزن کل سازه افزوده شده و نيروهاي پايين آن طبقه نيز تغيير مي کنند. اگر بتوانيم پايه ساختمان را با افزايش ارتفاع پهن تر کنيم در بلند مرتبه سازي مشکلي نخواهيم داشت ولي همان طور که مي دانيم اين کار تا حدي عملي است و پس از مدتي با مشکل مواجه مي شويم.
در سازه اي آجري براي ساختن ساختمان هاي بلندتر بايستس ديوارهاي طبقات پايين را کلفت تر بسازيم ولي اين کار تا ارتفاع مشخصي عملي است زيرا بعد از مدتي ديگر جايي براي کلفتر ساختن ديوارهاي طبقات پايين نمي ماند.
به نظر شما راز ساختن آسمان خراش ها چيست؟
در سال ۱۸۰۰ ميلادي اين مشکل حل شد و مهندسان توانستند ساختمان هاي بلندتري بسازند. مهم ترين گام در حل اين مشکلات توليد آهن بود. فلزات باريک و سبک مي توانستند بار زيادي را تحمل کنند بنابراين مهندسين در ساختمان سازي از اين ماده استفاده کردند. در سال هاي بعد با پيشرفت تکنولوژي فولاد ساخته شد و امکان ساخت ساختمان هاي بلندتر ممکن گرديد. هسته مرکزي يک آسمان خراش را اسکلت فلزي تشکيل مي دهد و تيرهاي فولادي به ستون هاي عمودي متصل هستند.
در سازه اي بزرگ کل وزن سازه به ستون هاي عمودي منتقل مي شود و اين نيرو به نقاطي در زير ستون ها در پي ساختمان منقل مي شوند د ريک آسمان خراش ستون ها روي صفحات گسترده اي قرار مي گيرند.
ستون مستقيما روي بيس پليت قرار دارد و اين صفحه فلزي روي تيرهاي سنگيني قرار داده مي شود. اين تيرها نيز روي بتن ضخيمي قرار دارند. اين کار باعث پخش شدن نيروي متمرکز ستون مي شود و ستون ها به داخل زمين فرو نمي روند. کل وزن ساختمان را بستر زمين تحمل مي کند. در سازه هاي فوق العاده سنگين اين وزن را با استفاده از شمع به بستر سنگي منتقل مي کنند. يکي از مزاياي اسکلت فلزي اين است که ديوارهاي پيراموني فقط وزن خود را تحمل مي کنند که اين مزيت به مهندس اين امکان را مي دهد تا سازه را تا هر کجا که مي خواهد بالا ببرد.
همان طور که ملاحظه مي کنيم با توليد فولاد ساختن آسمان خراش هاي بلند ممکن شد ولي اين تنها بخشي از مشکل است. با افزوده شدن ارتفاع ساختمان تعداد افراد ساکن در ساختمان نيز افزوده مي شود و براي منتقل کردن اين افراد به طبقات بالاتر بايد از اسانسور استفاده کرد ولي همان طور که مي دانيم هر آسانسور بخشي از فضاي طبقات پايين را اشغال مي کند بتابراين نمي توان هر تعداد اسانسوري که مي خواهيم در ساختمان قرار دهيم. بنابراين يکي از مهم ترين موارد طراحي ساختمان بلند طراحي محل و تعداد آسانسورها مي باشد.
ايمني ساختمان در برابر آتش يکي ديگر از موارد مهم در ساخت آسمان خراش هاي بلند است. امروزه از دستگا هاي پيشرفته اي براي خاموش کردن آتش در ساختمان ها استفاده مي شود که اجازه پخش شدن آتش را نمي دهند.
بسياري از طراحان ساختمان توجه ويژه اي به راحتي ساکنان مي کنند. بدين منظور از طراحي باغ هاي مصنوعي در ساختمان بهره مي برند.
مقاومت در برابر نيروي باد
علاوه بر مشکل نيروهاي جاذبه يک ساختمان بايد در برابر نيروي باد نيز مقاومت داشته باشد. بسياري از آسمان خراش ها مي توانند چند سانت در جهات مختلف تغيير مکان داشته باشند. تنها مورد در جابجايي يک ساختمان احساس ساکنين آن است زيرا اگز اين جا به جايي ها بيش از اندازه باشند ساکنين احساس تريس و ناراحتي مي کنند.براي رفع اين مشکل تيرهاي افقي سازه را به ستون ها در محل اتصال جوش مي دهند تا کل سازه به صورت واحد عمل کند. براي ساز هاي خيلي بلند اين کار جندان تاثيري ندارد. براي مهار تغيير مکان هاي زياد در اين سازه ها مهندسان هيته اي محکمي در وسط سازه طراحي مي کنند.
سخت کردن سازه موجب مقاومت سازه در برابر زلزله نيز مي شود. در حقيقت سازه تحت حرکت هاي افقي زمين حرکت کرده و بنابراين تيرها و يتون ها دچار پيچش نمي شوند اگر چه در اين حالت سازه آسيب نمي بيند ولي ساکنين احساس خوشايندي نخواهند داشت چون حرکت خشک سازه باعث حرکت اثاثيه شده و ساکنين را آزار خواهد داد. برخي از شرکت هاي ساختماني از روش هاي جديدي براي استهلاک نيروي زلزله استفاده مي کنند که به اين سازه ها سازه هاي هوشمند مي گويند.
همه چیز در مورد تیرهای لانه زنبوری
همه چیز در مورد تیرهای لانهزنبوری.....
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
تعريف تيرهاي لانه زنبوري :
دليل نامگذاري تيرهاي لانه زنبوري ، شكل گيري اين تيرها پس از عمليات ( بريدن و دوباره جوش دادن ) و تكميل پروفيل است . اينگونه تيرها در طول خود داراي حفره هاي توخالي (در جان) هستند كه به لانه زنبور شبیه است ؛ به همين سبب به اينگونه تيرها لانه زنبوري مي گويند.
هدف از ساخت تيرهاي لانه زنبوري :
هدف اين است كه تير بتواند ممان خمشي بيشتري را با خيز (تغيير شكل ) نسبتا كم ، همچنين وزن كمتر در مقايسه با تير نورد شده مشابه تحمل كند ؛ براي مثال ، با مراجعه به جدول تيرآهن ارتفاع پروفيل IPE-18 را كه 18 سانتيمتر ارتفاع دارد ، مي توان تا 27 سانتيمتر افزايش داد.
محاسن و معايب تير لانه زنبوري :
باتوجه به مثال گفته شده در بالا با تبديل تيرآهن معمولي به تيرآهن لانه زنبوري ، اولا : مدول مقطع و ممان انرسي مقطع تير افزايش مي يابد . ثانيا : مقاومت خمشي تير نيز افزوده مي گردد . در نتيجه تيري حاصل مي شود با ارتفاع بيشتر ، قويتر و هم وزن تير اصلي . ثالثا : با كم شدن وزن مصالح و سبك بودن تير ، از نظر اقتصادي مقرون به صرفه تر خواهد بود. رابعا : از فضاهاي ايجاد شده (حفره ها) در جان تير مي توان لوله هاي تاسيساتي و برق را عبور داد. در ساختن تير لانه زنبوري که منجر به افزايش ارتفاع تير مي شود ، بايد استاندار كاملا رعايت گردد ؛ در غير اينصورت ، خطر خراب شدن تير زير بار وارد شده حتمي است.
از جمله معايب تير لانه زنبوري ، وجود حفرهاي آن است كه مي تواند تنشهاي برشي را در محل تكيه گاهها پل به ستون يا اتصال تيرآهن تودلي (تير فرعي) به پل لانه زنبوري تحمل كند ؛ بنابراين ، براي رفع اين عيب ، اقدام به پر كردن بعضي حفره ها با ورق فلزي و جوش 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 به صورت پل فقط در يك دهانه يا به صورت 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 تير آهن :
-1برش به روش كوپال : با استفاده از دستگاه قطع كن سنگين كه به گيوتين مخصوص مجهز است ، تيرآهن به شكل سرد در امتداد خط منكسر قطع مي شود.
-2برش به روش برنول : برش در اين حالت به صورت گرم انجام مي گيرد ؛ به اين صورت كه كارگر ماهر برش را با شعله بنفش رنگ قوي حاصل از گاز استيلن و اكسيژن ، به وسيله لوله برنول ، انجام مي دهد.
بريدن تيرهاي سبك به وسيله ماشينهاي برش اكسيژن شابلن دار نسبتا ساده است . در ايران تيرهاي لانه زنبوري را بيشتر با دست تهيه مي كنند.
روشهاي ساختن تير لانه زنبوري و تقويت آن :
روش تهيه تيرهاي لانه زنبوري از اين قرار است كه ابتدا در روي جان تيرآهن نورد شده با استفاده از اگو كه بصورت 5. شش ضلعي از ورق آهن سفيد يم ميليمتري (شابلن) با توجه به استاندارد ساخته شده خط مي گردد ؛ سپس تيرآهن را روي يك شاسي افقي با زدن تك خال جوش در نقاط مختلف براي جلوگيري از تاب برداشتن قرار مي دهند . آن گاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منكسر اقدام به برش مي كنند تا پروفيل به دو قسمت بالا و پايين تقسيم شود. حال اگر قسمت بالا را به اندازه يك دندانه جابجا كنيم و دندانه هاي دو قسمت با و پايين را به دقت مقابل هم قرار دهيم و از دو طرف كارگر ماهر آنرا جوشكاري كند با استفاده از جوش قوسي نيمه اتوماتيك براي اتصال دو نيمه بريده شده ؛ يك جوش خوب ، بي عيب ؛ سريع و مقرون به صرفه خواهد بود . همان طور كه در مطالب قبلي نيز گفتم ، تير ساخته شده در محل تكيه گاهها با توجه به حفره هاي خالي آن در مقابل تنشهاي برشي ضعيف مي شود . براي جبران اين نقيصه ، با توجه به منحني نيروي برشي نيز به پر كردن حفره ها با ورقهاي تقويتي اقدام مي كنيم.لازم به ذكر است كه حداقل بايد يك حفره با ورق در تكيه گاه به وسيله جوش كامل پر شود. در پايان يادآور مي شوم كه يك نوع ديگر از پروفيلهاي لانه زنبوري را پس از بريدن قطعات بالا و پايين ورق واسطه اضافه مي كنند كه اين ورق ورق واسطه بين دندانه ها جوش مي شود . در نتيجه ، تير حاصل به مراتب قويتر از تيري است كه بدون ورق واسطه ساخته مي شود .
تقويت تيرهاي لانه زنبوري به كمك رفتار مركب بتن و فولاد:
در تيرهاي لانه زنبوري علاوه بر تنشهاي خمشي اصلي در محل حلقه ها تنشهاي خمشي ثانويه حاصل از برش در مقطع ايجاد ميگردد كه گاهي اين تنش از تنشهاي خمشي اصلي در تير بزرگترند. اين تنشها از كارايي تير مي كاهند و براي مقابله با آنها بايد حلقه هاي كناري را با ورق پر كرد خصوصا هنگامي كه از اين نوع تيرها بصورت يكسره استفاده مي شود در محل تكيه گاهها كه هم نيروي برشي و هم لنگر خمشي زياد مي باشد تنشهاي خمشي بشدت افزايش ميابد و نياز به تقويت تير در اين محلها مي باشد كه از لحاظ اقتصادي قابل توجيه نمي باشد. در اين پروژه براي مقابله با اين ضعف در تيرهاي لانه زنبوري رفتار مركب بتن و فولاد تهيه شده هست . به اين ترتيب كه داخل تير فلزي در نقاطي كه تنشهاي ثانويه قابل ملاحظه مي باشند از بتن پر مي شود و كشش حلقه هاي خالي را به عمل تغيير مي دهد و اين امر سختي و مقاومت تير را افزايش مي دهد و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه مي باشد.
معایب تیرهای لانه زنبوری :
اگر چه بحث های بسیاری پیرامون تیرهای لانه زنبوری ، اخیرا مطرح شده است و به عقیده گروهی از طراحان به علت مسائل اجرائی آن ، خصوصا جان تیر و اتصال آن توسط جوش(زیرا همانگونه که می دانیم، اتصالات نقش کلیدی و تعیین کننده ای را در انتقال بار از یک عضو به عضو یا اعضای دیگر دارند و در صورت اجرای نا مطلوب آن، به میزان زیادی از باربری یا مقاومت المان سازه ای کاسته خواهد شد در نتیجه مساله نظارت موثر بر اجرای عملیات جوشکاری ، اهمیت بسزائی در کیفیت کلی سازه خواهد داشت.) همچنین ضعفی که در ناحیه جان تیر در اثر کاهش مساحت آن وجود دارد از نقاط ضعف این تیرهاست.
مساله لهیدگی جان (web crippling) نیز در قسمت اتصال مقطع برش شده وجود دارد، که بسیار حائز اهمیت می باشد . در نواحی که خصوصا بار متمرکز وجود دارد و یا نزدیکی تکیه گاه ها که برش عامل موثری است ، کنترل لهیدگی جان نباید مورد توجه بیشتری قرار گیرد ، زیرا در این نواحی مقاطع حالت بحرانی تری نسبت به سایر قسمت ها دارند. البته قسمت اعظم این کاستی ها را می توان با استفاده صحیح و بهینه ورق های تقویتی برطرف نمود و بعضا در مواردی که باز هم علی رقم همه تدابیر اتخاذ شده، اساس مقطع لازم بدست نیامده باشد، از تیرهای لانه زنبوری دوبل می توان استفاده نمود . در نگاهی محتاطانه ، استفاده از تیر های لانه زنبوری از ضریب اطمینان یا ایمنی (safety factor) کمتری نسبت به سایر مقاطع برخورد دارند . اما استفاده گسترده از این نوع تیرها به سبب مزایائی که آنها را به اختصار بر شمردیم ، هنوز هم در مقیاس وسیعی از کارهای ساختمانی متداول است.
تیرهای لانه زنبوری و محاسن استفاده از آنها :
بیشترین مزیت تیرهای لانه زنبوری که در حقیقت مقطعی غیر فشرده است ، در مقایسه با سایر مقاطع استاندارد(فشرده) ایجاد ممان اینرسی نسبتا خوب آن حول محور قوی تیر(X) می باشد که به سبب ایجاد فاصله بالها از محور خنثی و افزایش ارتفاع تیر می باشد، بنابر این مقاومت خمشی تیر که مهمترین نقش آن نیز می باشد افزایش یافته ،همچنین سختی آن نیز بیشتر می گردد. .از آنجائیکه جان اینگونه تیرها در قسمتها ئی توخالی است ، در نتیجه باعث خواهد شد که وزن سازه به میزان قابل توجهی کم گردد .در اثر کاهش وزن سازه ، مولفه های نیروی زلزله که ارتباط مستقیم با وزن سازه (weight) دارند نیز کم می گردند و در نتیجه ساختمان ایمن تر خواهد بود و عملکرد مناسبتری را توام با انعطاف پذیری بیشتر در بر خواهد داشت .
حتی این کاهش وزن در تیرها ، باعث کاهش وزن مرده ساختمان (dead load)خواهد گردید ، که در نتیجه آن بار کمتری به عناصر اصلی سازه، خصوصا ستون ها وارد خواهد گردید .
از سوی دیگر بهینه ترین وضعیت در طراحی سازه ها، اقتصادی بودن آن می باشد که در تیرهای لانه زنبوری به دلیل آنکه مقطع هر تیر به صورت زاویه دار ( زیگ زاگ ) توسط دستگاه برش بریده می شود ،و سپس با جابجايي دو قسمت آن نسبت به هم تیر به صورت لانه زنبوری در خواهدآمد، صرفه جوئی نسبی در مصرف فولاد صورت خواهد گرفت.
از لحاظ تاسیسات ساختمان نیز اینگونه تیرها مورد استقبال قرار می گیرند ، زیرا که می توان از فضاهای خالی در جان تیر برای عبور لوله های تاسیسات و یا کابل های برق استفاده نمود. و این موضوع شاید یکی از نقاط قوت منحصر به فرد اینگونه تیرهاست . ملاحظه می شود که تیرهای لانه زنبوری با توجه به مطالب ذکر شده به میزان چشمگیری از ارتفاع سقف می کاهند که خصوصا در مواقعی که طر ح های معماری محدودیت زیادی را در ساختمان به صورت اعم و در ناحیه سقف به صورت اخص به طراحان سازه تحمیل می کنند ، و به هیچ عنوان افزایش ضخامت سقف ممکن و میسر نباشد ، تیرهای لانه زنبوری بهتر از سایر مقاطع نورد شده نقش انتقال بار را به سایر عناصر بازی خواهند کرد . حتی در مواردی که تیر با ارتفاع متغییر مورد نیاز است ، مانند بعضی از سازه های صنعتی و یا تیرهای مورد استفاده در تیر ریزی بام ، با تغییر برش تیر ،تیر مورد نظر را بسیار ساده و ارزان می توان آماده نمود، که این کار تنها با برش مورب زیگ زاگها در جان تیر ممکن خواهدشد . مزایای فوق الذکر باعث ترغیب طراحان در استفاده از تیرهای لانه زنبوری میشود و به عنوان گزینه مطلوبی مورد استفاده همه جانبه قرار می گیرد .
انواع بادبند و نحوه اتصال آن
بادبندهایی كه برای مقابله با نبروهای جانبی (WL) مورد استفاده قرار می گیرند عبارتنداز :
ـ بادبند ضربدری
ـ بادبند V شكل شامل Vشكل باز و بسته است
ـ بادبند 8 شكل شامل 8 شكل باز و بسته است
ـ بادبند K شكل و ...
بادبندها اعضا كششی فشاری هستند كه برای مقابله با نیروهای جانبی در نظرگرفته می شوند و مانع كج شدن اسكلت ساختمان درهنگام اعمال نیروی جانبی می گردند كه باید در یك ساختمان به صورت متقارن اجرا گردند یعنی در هر چهار طزف ساختمان باید بكار گرفته شوند كه بر حسب دلایل معماری میتوان از انواع بادبند استفاده كرد .
بطور مثال در جاهایی كه می خواهیم از پنجره یا نور گیر و حتی در استفاده كنیم باد بند 8 شكل باز بهترین گزینه برای ما خواهد بود ولی از لحاظ مقاومت K شكل بهترین حالت برای یك دیوار بادبندی می باشد .
عرض وارتفاع پلیتها قبلاً با توجه به طول جوش و زاویه اتصال تیر بادبند محاسبه شده است و اینكه نوع تیر باد بند از نبشی یا ناو دانی را سالم به دو پلیت گوشه جوش می دهند و توسط لقمه كه پلیت كوچكی دو ناو دانی را به هم جوش می دهند و در جهت دیگر ناودانی دو قسمت كرده ودر قسمت اتصال و تیر قبلی توسط پلیت به هم جوش می دهند و بدین ترتیب دیوار بادبندی آماده می شود .
اما اگر بادبند 8 شكل باز یا بسته باشد تمام ناو دانی سالم و طول مورد جوش داده می شود اجرای آن راحتر است .
