تعریف تیر (Beam) و بیان مفاهیم مرتبط با آن

طبقه‌بندی بر اساس تکیه‌گاه‌ها:

• تکیه‌گاه ساده (Simple): تیر در هر دو طرف، تکیه‌گاه دارد و می‌تواند آزادانه حول تکیه‌گاه بچرخد و هیچ مقاومت خمشی در محل تکیه‌گاه نخواهد داشت.
• تکیه‌گاه گیردار (Fixed): تیر که در هر دو طرف، تکیه‌گاه دارد و نمی‌تواند آزادانه حول هر تکیه‌گاه بچرخد.
• تکیه‌گاه ادامه‌دار (Overhanging): یک تیر ساده که یک طرف آن جلوتر از تکیه‌گاه، ادامه پیدا کرده‌است.
• تکیه‌گاه ادامه‌دار (Overhanging) از دو طرف: یک تیر ساده که هر دو انتها، فراتر از تکیه‌گاه‌های آن در هر دو طرف ادامه پیدا کرده است.
• تیر پیوسته (Continuous): تیری که بیش از دو تکیه‌گاه دارد.
• تیر یک سر گیردار: یک تیر که فقط یک طرف آن تکیه‌گاه گیردار وجود دارد.

تیرها از نظر رفتار:

تیرها از درون در معرض بارهایی قرار نمی‌گیرند که باعث پیچش یا ایجاد بار محوری بشود. نیروهای کششی و فشاری و برشی در اثر نیروها و لنگرهای خارجی که به آن‌ها وارد می‌شود پدید می‌آید. معمولاً در اثر گرانش، طول تیر اندکی کاهش می‌یابد تا یک قوس با شعاع کوچک‌تر در بالا قرار بگیرد و در نتیجه نیروی فشاری به وجود می‌آید؛ در حالی‌که همان تیر در قسمت زیرین کمی کشیده می‌شود و یک قوس با شعاع بزرگ‌تر را به وجود می‌آورد و بنابراین تحت کشش است. حالات تغییر شکل که قسمت بالای تیر در فشار قرار دارد، مانند نیروی عمودی، به عنوان  sagging mode شناخته می‌شوند و جایی که قسمت بالا در حالت کششی است، برای مثال تیر یک سر گیردار، به عنوان حالت آویزان شناخته شده‌است. طول اصلی تیر که معمولاً در وسط تیر است کمانی با شعاع برابر با شعاع خمش تیر درست می‌کند و بنابراین تحت کشش و فشار قرار ندارد و برای آن، محور خنثی تعریف می‌شود. در بالای تکیه‌گاه‌ها، تیر در معرض تنش برشی قرار دارد. تیرهای بتنی تقویت شده با میلگرد (بتن‌آرمه یا بتن مسلح) وجود دارند، به صورتی که بتن کاملاً تحت فشار است و نیروهای کششی توسط میلگردهای فولادی تحمل می‌شود. این نوع از تیرها، معمولاً در پل‌های بزرگراه استفاده می‌شوند.

ابزار اصلی برای تحلیل تیرها، معادله برنولی – اویلر است. این معادله که رفتار الاستیک تیرهای بلند و باریک را توصیف می‌کند، شامل تیرهایی است که در آن‌ها ابعاد مقطع نسبت به طول تیر کوچک است.

مهندسان، علاقه‌مند به تعیین انحراف (خیز) تیر هستند؛ زیرا ممکن است تیر با مادۀ شکننده‌ای مانند شیشه در تماس مستقیم باشد. انحراف (خیز) تیرها به دلیل زیبایی‌شناسی نیز باید به حداقل برسد. یک تیر آویزان که قابل مشاهده است، حتی اگر از لحاظ ساختاری ایمن باشد، ناخوشایند است و باید از آن اجتناب شود. یک تیر مستحکم‌تر (مدول الاستیسیتۀ بالاتر و / یا ممان اینرسی بالاتر) باعث ایجاد انحراف (خیز) کمتری می‌شود.

روش‌های ریاضی برای تعیین نیروهای تیر (نیروهای داخلی تیر و نیروهایی که بر روی تکیه‌گاه تیر تحمیل می‌شوند) شامل روش توزیع لنگر، روش نیرو یا انعطاف‌پذیری و روش سختی مستقیم است.

تقسیم‌بندی تیر ها از نظر شکل ظاهری:

بیشتر تیرها در ساختمان‌های بتنی دارای مقطع مستطیل شکل هستند و در ساختمان های فولادی مقطع کارامدتر برای تیر مقطع I و H شکل می‌باشد که به‌طور معمول استفاده می‌شود. به دلیل قضیۀ محورهای موازی و و این واقعیت که بیشتر متریال از محور خنثی (neutral axis) فاصله دارند، ممان اینرسی مقطع افزایش می‌یابد که به نوبۀ خود، سختی (stiffness) را افزایش می‌دهد.

مقاطع مورد استفاده در سازه فولادی:

تیرآهن، اساسی‌ترین پروفیل ساختمانی است که بعضاً در پروژه‌های صنعتی نیز کاربرد دارد.

تیرآهن به سه صورت یافت می‌شود:

•  تیرآهن IPE (استاندارد اروپا و ایران): این تیرآهن معمولی و استاندارد I شکل در ایران وجود دارد. این تیرآهن طبق استاندارد اروپا تولید می‌شود و ضخامت بال آن ثابت است.
•  تیرآهن INP (استاندارد چین و روسیه): این تیرآهن I شکل که ضخامت بال آن‌ها با فاصله گرفتن از جان تیرآهن کاهش می‌یابد، بر اساس استاندارد کارخانجات روسیه و چین می‌باشد.
•  تیرآهن IPB (بال پهن): تیرآهن H یا تیر آهن‌های عریض که در آن‌ها طول بال‌ها نسبت به تیرآهن‌های IPB افزایش می‌یابد.

تیرآهن IPE و INP به ارتفاع 80 الی 600 میلی‌متر و تیرآهن IPB به ارتفاع 100 الی 1000 میلی‌متر تولید می‌شود. کاربرد تیرآهن در ساختمان به صورت ستون، خرپا، نعل درگاه، تیر در پوشش سقف‌ها و پل‌های لانه زنبوری است.