تیر آهن اساسیترین پروفیل ساختمانی است که بعضاً در پروژههای صنعتی نیز کاربرد دارد. برای ساختن ستونهای اسکلت فلزی از تیر آهنهای I دوبل یا بال پهنهای تکی H شکل استفاده میشود. تیر آهن به سه صورت یافت میشود.
تیر آهن IPE و INP به ارتفاع ۸۰–۶۰۰ میلیمتر و تیرآهن IPB به ارتفاع ۱۰۰–۱۰۰۰ میلیمتر تولید میشود. کاربرد تیر آهن در ساختمان به صورت ستون، خرپا، نعل درگاه، تیر در پوشش سقفها و پلهای لانه زنبوری است.
این تیر آهن معمولی و استاندارد در ایران کاربرد زیادی دارد. این تیر آهن طبق استاندارد اروپا تولید میشود و ضخامت بال آن ثابت است. کاربرد تیر آهن در ساختمان به صورت ستون، خرپا، نعل درگاه، تیر در پوشش سقفها و پلهای لانه زنبوری است.
محصولی است از نورد گرم فولاد با مقطع عرضی معين كه از قسمت ميانی به نام جان و دو لبه موازی بنام بال تشكيل شده است.
علت نامگذاری این نوع تیر به نام تیر لانه زنبوری، شکل این تیر پس از بریدن و جوش دادن دوباره است. این تیرها در طول جان خود دارای فضاهای توخالی هستند که مشابه لانه زنبور است. به همین علت به آنها تیر لانه زنبوری میگویند.
هدف از انجام این کار این است که تیر بتواند لنگر خمشی بزرگتری را در مقایسه با تیر نورد شده اولیه تحمل کند. با انجام این کار ارتفاع تیر افزایش پیدا کرده و در نتیجه ممان اینرسی مقطع افزایش پیدا میکند. برای مثال، با این کار ارتفاع پروفیل IPE-18 که ۱۸ سانتیمتر است به ۲۷ سانتیمتر افزایش پیدا میکند. در ساخت تیر لانه زنبوری ارتقاع تیر ساخته شده ۱/۵ برابر تیر اولیه خواهد بود.
با توجه به مثال فوق با تبدیل تیر آهن معمولی به تیر آهن لانه زنبوری، تغییرات زیر در خواص آن ایجاد میشود.
روش تهیه تیرهای لانه زنبوری از این قرار است که ابتدا جان تیر آهن نورد شده با استفاده از شابلن خط میشود. سپس برای جلوگیری از تاب برداشتن تیر آهن، آن را با زدن تک خال جوش در نقاط مختلف، روی یک شاسی افقی مستقر میکنند. آنگاه با استفاده از دستگاه برش برنول (شعله گاز استیلن) در امتداد خط منکسر اقدام به برش میکنند تا پروفیل به دو قسمت بالا و پایین تقسیم شود. حال قسمت بالا را به اندازه یک دندانه جابجا میکنند و دندانههای دو قسمت بالا و پایین را به دقت مقابل هم قرار میدهند و از دو طرف با جوش پر میکنند. استفاده از جوش قوسی نیمه اتوماتیک برای اتصال دو قسمت بریده شده، میتواند یک جوش خوب، بی عیب، سریع و مقرون به صرفه ایجاد نماید. سپس جهت رفع نقیصه کاهش مقاومت برشی با توجه به منحنی نیروی برشی تیر، بعضی از حفرهها با ورقهای تقویتی پر میشوند. لازم به ذکر است که حداقل باید یک حفره در مجاورت تکیهگاه با ورق و به وسیله جوش کامل پر شود. برای بریدن تیر میتوان از روش کوپال نیز استفاده کرد. در این روش، با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که مجهز به گیوتین مخصوص است، تیر آهن به شکل سرد در امتداد خط شکسته قطع میشود.
تیرهای ساخته شده در محل تکیه گاهها در ناحیهی حفرههای خالی در مقابل تنشهای برشی ضعیف میشود. با توجه به منحنی نیروی برشی برای جبران این عیب آن حفرهها را با ورقهای تقویتی به صورت کامل توسط جوش پر مینمایند. نوعی از این تیر آهنهای لانه زنبوری وجود دارد که برای بریدن قطعات بالا و پایین ورق واسطه اضافه میکنند که این ورق واسطه بین دندانهها جوش میشود. این نوع تیر آهنها از تیر آهنهای بدون ورق واسطه بسیار مستحکمتر و قویتر است.
در تیرهای لانه زنبوری علاوه بر تنشهای خمشی اصلی در محل حلقهها تنشهای خمشی ثانویه حاصل از برش در مقطع ایجاد میشود که گاهی این تنش از تنشهای خمشی اصلی در تیر بزرگترند. این تنشها از کارایی تیر میکاهند و برای مقابله با آنها باید حلقههای کناری را با ورق پر کرد خصوصاً هنگامی که از این نوع تیرها بصورت یکسره استفاده میشود در محل تکیهگاهها که هم نیروی برشی و هم لنگر خمشی زیاد است. تنشهای خمشی به شدت افزایش مییابد و نیاز به تقویت تیر در این محلها است که از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نیست. برای مقابله با این ضعف در تیرهای لانه زنبوری رفتار مرکب بتن و فولاد تهیه شده هست. به این ترتیب که داخل تیر فلزی در نقاطی که تنشهای ثانویه قابل ملاحظه هستند از بتن پر میشود و کشش حلقههای خالی را به عمل تغییر میدهد و این امر سختی و مقاومت تیر را افزایش میدهد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
تیر آهن I شکل که ضخامت بال آنها با فاصله گرفتن از جان تیر آهن کاهش مییابد. این استاندارد کارخانجات روسیه و چین است.
تیر آهن H یا تیر آهنهای عریض که در آنها طول بالها نسبت به تیر آهنهای IPE افزایش یافته است.
علامت V نشان دهنده سنگین بودن و علامت L نشان دهنده سبک بودن تیر آهن است. به عنوان مثال IPBV نشان دهنده تیر آهن عریض سنگین و IPBL نشان دهنده تیرآهن عریض سبک است.