Ich habe gehört, dass es unklug ist, einen zylindrischen horizontalen Balken zu wählen. Meine Frage ist warum?
civil-engineering
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Mohamed
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Antworten:
Die Stärke eines horizontalen Trägers wird basierend auf einer Eigenschaft definiert, die als Abschnittsmodul bezeichnet wird . Formen mit mehr Material, das oben und unten verteilt ist, haben einen höheren Querschnittsmodul. Aus diesem Grund werden häufig I-förmige Balken oder hohe Rechtecke gewählt. Bei runden Formen hingegen konzentriert sich der größte Teil des Materials um die Mitte der Form und oben und unten sehr wenig, sodass sie keine sehr starken Strahlen bilden. Das bedeutet, dass ein runder Balken viel mehr Material benötigt, um die gleiche Festigkeit wie ein höher geformter Balken zu erzielen.
Sie können dies intuitiv sehen, wenn Sie ein Lineal oder ein anderes dünnes Material nehmen, das Sie zur Hand haben, und versuchen, es zu biegen. Sie werden feststellen, dass es in flacher Richtung sehr schwach und leicht zu biegen ist. In der weiten Richtung ist es jedoch ziemlich stark. Obwohl das Materialstück die gleiche Größe hat, wird es durch mehr Material oben und unten stärker.
Der Grund dafür ist nicht allzu schwer zu verstehen, wenn sich ein Balken biegt, kann er nicht perfekt gerade bleiben. Um eine Kurve zu bilden, muss sich die Form leicht ändern. Die Oberseite wird zusammengedrückt (nach innen gedrückt) und der untere Teil erfährt eine Zugspannung (wird auseinandergezogen). Je näher Sie der Mitte kommen, desto geringer ist die Spannung jedes Typs. Wenn Sie in die Mitte gelangen, wird der Strahl weder auseinandergezogen noch zusammengeschoben. Er wird als "neutrale Achse" bezeichnet. Die Ober- und Unterseite müssen also stark sein, um der Kompression und Spannung standzuhalten, aber die Mitte muss nur stark genug sein, um alles anzubringen.
Wenn Sie wirklich eine zylindrische Form für einen horizontalen Balken verwenden möchten (möglicherweise aus visuellen Gründen oder aus Gründen des Windwiderstands), wäre ein rundes Rohr effizienter als ein Vollzylinder, da es um die neutrale Achse weniger Material enthält. Es wäre jedoch immer noch nicht so effizient wie ein rechteckiges Rohr oder eine herkömmliche Strukturform.
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Ein zylindrischer Balken ist wahrscheinlich nicht der beste Balken für eine bestimmte Situation. Dies bedeutet nicht, dass es keine spezifischen Situationen gibt, in denen ein zylindrischer Balken nützlich wäre.
Vorteile
Nachteile
Ein zylindrischer Balken ist wahrscheinlich nicht die beste Option, es sei denn, einer der Punkte in der Liste "Vorteile" überwiegt bei weitem die "Nachteile".
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Die Verwendung eines zylindrischen horizontalen Trägers ist insofern unklug, als er ein zusätzliches Gewicht aufweist, das keine zusätzliche Festigkeit bietet. Daher zahlen Sie für nicht benötigtes Material, das unklug ist, es sei denn, ästhetische Bedenken erfordern die Verwendung der Zylinderform. Sehr ungewöhnliche seitliche Belastungen können die Verwendung eines zylindrischen Trägers zur Option machen, aber diese Kräfte werden normalerweise mit anderen Konstruktionskomponenten behandelt.
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