보(구조)

빔은 빔의 축에 가해지는 하중을 주로 저항하는 구조 요소입니다(주로 축방향 하중을 전달하도록 설계된 요소는 스트럿 또는 기둥입니다).편향 모드는 주로 벤딩에 의한 것입니다.빔에 가해지는 하중은 빔의 지지점에 반력을 발생시킵니다.빔에 작용하는 모든 힘의 총 효과는 빔 내에서 전단력과 굽힘 모멘트를 생성하는 것이며, 이는 빔의 내부 응력, 변형 및 편향을 유도합니다.보는 지지 방식, 종단(단면 형상), 평형 조건, 길이 및 재료에 따라 특성이 있습니다.

보는 전통적으로 건물 또는 토목 구조 요소를 설명하는 것으로, 보는 수평이며 수직 하중을 전달합니다.그러나, 예를 들어 자동차 프레임, 항공기 구성품, 기계 프레임 및 기타 기계 또는 구조 시스템을 포함한 모든 구조물은 빔을 포함할 수 있다.이러한 구조에서 요소의 축에 가로로 가해지는 하중에 주로 저항하는 모든 구조 요소는 빔 요소가 됩니다.

개요

역사적으로 빔지만 또한 금속이나 돌 혹은 옆구리 살 빔 같은 나무와 metal[1]의 조합 목재를 취하였다.보 주로 수직 중력을 가지고 다닌다.그들은 또한 작은 연결보로 수평 방향 부하(예를 들어 부하는 지진이나 바람 또는 긴장 관계나 넥타이 광선rafter 추력에 저항하기 때문(보통)압축)을 담기 위해 사용된다.그 부하가 빔에 의해 품앗이한 다음 인접한 구조적 압축 회원들에게 결국 땅에 힘을 전송 기둥, 벽이나, 뼈대와,로 옮겨집니다.가벼운 프레임 건설에서, 도리 들보에 놓으십시오.

지원에 따른 분류

엔지니어링에서 빔은 다음과 같은 ^[2]몇 가지 유형이 있습니다.

1. 심플하게 지지됨 – 회전이 자유롭고 모멘트 저항이 없는 단부에 지지된 빔.
2. 고정 또는 인카스트레(강화) – 양단에서 지지되고 회전이 억제되는 빔.
3. 돌출 – 한쪽 끝에서 지지대 너머로 뻗어나가는 단순한 빔.
4. 이중 돌출 – 양끝이 지지대 너머로 뻗어 있는 단순한 빔.
5. 연속 – 빔이 3개 이상의 지지대에 걸쳐 연장됩니다.
6. 캔틸레버 – 한쪽 끝에만 고정된 돌출 빔.
7. 트러스 – 케이블 또는 로드를 추가하여 트러스 ^[3]형성을 위해 보강된 빔.
8. 스프링 지지대의 빔
9. 탄성 기초 위의 빔

영역의 두 번째 모멘트(관성 모멘트)

빔 방정식에서 I는 면적의 두 번째 모멘트를 나타내기 위해 사용됩니다.일반적으로 관성모멘트로 알려져 있으며, 중성축에 대한 dA*r^2의 합입니다.여기서 r은 중성축으로부터의 거리이고 dA는 면적의 작은 패치입니다.따라서 빔 섹션의 전체 면적뿐만 아니라 각 영역의 비트가 축에서 얼마나 떨어져 있는지 제곱합니다.내가 클수록 주어진 재료에 대한 굽힘 상태의 빔이 더 강해집니다.

스트레스

내부적으로 비틀림이나 축방향 하중을 유발하지 않는 하중을 받는 빔은 가해지는 하중의 결과로 압축, 인장 및 전단 응력을 경험한다.일반적으로 중력 부하에서는 빔의 원래 길이가 약간 감소하여 빔의 상단에서 더 작은 반경 호를 감싸고 압축이 이루어지는 반면 빔 하단에서 동일한 원래 빔 길이가 더 큰 반경 호를 감싸도록 약간 늘어나므로 장력이 발생합니다.빔의 윗면이 수직 하중과 같이 압축된 변형 모드를 처짐 모드라고 하며, 상단이 지지대 위에 장력 상태에 있는 경우를 호깅이라고 합니다.빔 중앙의 원래 길이(일반적으로 상단과 하단의 중간)는 굽힘의 반경 호와 동일하므로 압축도 장력도 없으며 중립 축(빔 그림에서 점선)을 정의합니다.지지대 위에서는 빔이 전단응력에 노출된다.철근 콘크리트 빔은 콘크리트가 강철 힘줄에 의해 가해지는 인장력과 완전히 압축된 형태이다.이러한 보를 프리스트레스트 콘크리트 보라고 하며, 하중 조건 하에서 예상 장력 이상의 압축이 발생하도록 제작됩니다.고강도 강철 힘줄은 빔이 주조되는 동안 늘어납니다.그리고 콘크리트가 경화되면 힘줄이 서서히 풀려 빔은 즉시 편심축 하중을 받게 됩니다.이 편심 하중에 의해 내부 모멘트가 생성되어 빔의 모멘트 반송 용량이 증가합니다.그것들은 보통 고속도로 다리에서 사용된다.

빔의 구조 분석을 위한 주요 도구는 오일러-베르누이 빔 방정식입니다.이 방정식은 단면 치수가 빔의 길이에 비해 작은 가늘고 긴 빔의 탄성 거동을 정확하게 설명합니다.가늘지 않은 빔의 경우 전단력 및 동적 경우 회전 관성에 의한 변형을 설명하기 위해 다른 이론을 채택해야 한다.여기에 채택된 빔 공식은 Timoshenko의 공식이며 비교 예는 NAFEMS 벤치마크 과제 번호 ^[4]7에서 확인할 수 있다.빔의 처짐을 결정하기 위한 다른 수학적 방법으로는 "가상작업 방법" 및 "경사 처짐 방법"이 있다.빔이 유리와 같은 부서지기 쉬운 재료와 직접 접촉할 수 있기 때문에 엔지니어는 편향을 결정하는 데 관심이 있습니다.심미적인 이유로 빔 편향도 최소화됩니다.눈에 보이는 처진 빔은 구조적으로 안전해도 보기 흉하고 피해야 한다.더 단단한 빔(높은 탄성률 및/또는 더 높은 제2의 모멘트 면적 중 하나)은 더 적은 편향을 생성한다.

빔력(빔의 내력 및 빔 지지대에 가해지는 힘)을 결정하기 위한 수학적 방법에는 '순간분포법', 힘 또는 유연성법 및 직접강성법이 포함된다.

일반적인 모양

철근 콘크리트 건물의 대부분의 보는 직사각형 단면을 가지지만, 보의 보다 효율적인 단면은 강철 구조에서 일반적으로 볼 수 있는 I 또는 H 단면이다.평행축 정리 및 대부분의 재료가 중성축에서 떨어져 있기 때문에 빔의 두 번째 면적 모멘트가 증가하여 강성이 증가한다.

I빔은 구부러지는 한 방향으로만 가장 효율적인 형태입니다. 즉, 프로파일을 I로 보는 위쪽과 아래쪽입니다.빔이 좌우로 구부러지면 효율이 낮은 H로 기능합니다.2D에서 양방향으로 가장 효율적인 모양은 상자(사각형 쉘)입니다. 그러나 어떤 방향으로든 구부릴 수 있는 가장 효율적인 모양은 원통형 쉘 또는 튜브입니다.단방향 벤딩의 경우 I 또는 와이드 플랜지 빔이 ^{[citation needed]}우수합니다.

효율은 동일한 하중 조건을 받는 동일한 단면적(길이당 빔의 부피)에 대해 빔이 덜 휘어지는 것을 의미합니다.

L(앵글), C(채널), T빔 및 더블T 또는 튜브와 같은 다른 형상도 특별한 요건이 있을 때 시공에 사용됩니다.

얇은 벽

얇은 벽 보는 매우 유용한 보(구조) 유형입니다.얇은 벽 보의 단면은 서로 연결된 얇은 패널로 구성되어 보(구조)의 닫힌 단면 또는 열린 단면을 작성합니다.일반적인 닫힌 섹션에는 원형, 사각 및 직사각형 튜브가 있습니다.오픈 섹션에는 I빔, T빔, L빔 등이 있습니다.얇은 벽형 빔은 단위 단면적당 굽힘 강성이 로드나 바 등의 솔리드 단면보다 훨씬 높기 때문에 존재합니다.이렇게 하면 최소 무게로 강성 빔을 얻을 수 있습니다.얇은 벽 보는 재료가 복합 적층체일 때 특히 유용합니다.복합 라미네이트 박벽 보의 개척자 작업은 Librescu에 의해 수행되었습니다.

빔의 비틀림 강성은 단면 형상의 영향을 크게 받습니다.I 섹션과 같이 개방된 섹션의 경우, 구속될 경우 비틀림 ^[5]강성이 크게 증가하는 뒤틀림이 발생합니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 에어리 포인트
• 빔 엔진
• 건축코드
• 캔틸레버
• 고전 역학
• 편향(엔지니어링)
• 탄성(물리) 및 소성(물리)
• 오일러-베르누이 빔 이론
• 구조역학에서의 유한요소법
• 휨 계수
• 프리바디 다이어그램
• 영향선
• 재료 과학 및 재료의 강도
• 모멘트(물리학)
• 포아송 비율
• 포스트 및 인텔
• 전단 강도
• 정적 및 정적 불확정
• 응력(메트릭)과 변형률(재료과학)
• 얇은 셸 구조
• 목재 골조
• 트러스
• 궁극의 인장 강도 및 후크의 법칙
• 수율(엔지니어링)

레퍼런스

추가 정보

• Popov, Egor P. (1968). Introduction to mechanics of solids. Prentice-Hall. ISBN 978-0-13-726159-8.

외부 링크

• 미국 목재 위원회:라이브러리 목재 시공 데이터 무료 다운로드
• 구조설계 입문(U. Virginia Deput)아키텍처
  • 용어집
  • 코스 샘플러 강의, 프로젝트, 테스트
  • 보 및 벤딩 검토점(다음 버튼을 사용하여 계속)
  • 구조 행동 및 설계 접근 강의(다음 버튼을 사용하여 계속)
• U. 위스콘신 – Stout, Strength of Materials 온라인 강의, 문제, 테스트/솔루션, 링크, 소프트웨어
• 보 I – 전단력 및 굽힘 모멘트