Co je tuhost paprsku?

Ve strukturálním inženýrství je tuhost paprsku schopností paprsku odolávat vychýlení nebo ohýbání, když se nanese ohybový okamžik.Ohybový moment má za následek, když je nanesena síla někde uprostřed paprsku upevněného na jednom nebo obou koncích.K tomu dojde také, pokud je na paprsek aplikován točivý moment, i když je to méně běžné v reálných aplikacích.Tuhost paprsku je ovlivněna materiálem paprsku a tvarem průřezu paprsku.

Motivace pro navrhování paprsku, který odolává vychylování, se v případě mostu snadno oceňuje.Například beton je skvělý pro svou tlakovou sílu, ale most vyrobený výhradně z betonu by byl špatnou volbou.Beton není silný, když je ohnutý;Most vyrobený z betonu se v důsledku gravitace prohýbá a pravděpodobně se rozpadne.Most by mohl být mnohem silnější, pokud by měl nějaký druh základů nebo kostra, aby byl příliš odkloněn uprostřed.

Tuhost paprsku lze vypočítat pomocí dvou faktorů.Prvním faktorem je elastický modul .Jedná se o materiálovou vlastnost, která se týká tendence materiálu k deformaci nebo natažení, když je napětí napětí.Pokud je paprsek vyroben z nerezové oceli, bude mít vyšší elastický modul než, řekněme, hliník.Je tomu tak proto, že pokud jsou stejné síly aplikovány na stejný tvar oceli i hliníku, ocelový předmět by se méně deformoval.Přestože se kovy ve srovnání s gumovými pásma moc neliformují, chovají se stejným způsobem;Rozkládají se úměrně k tomu, jak tvrdě na ně síla táhne.Takže paprsek vyrobený z materiálu s vysokým elastickým modulem bude mít vysokou tuhost paprsku, takže je méně pravděpodobné, že se ohýbá. “Dalším faktorem v tuhosti paprsku je moment oblasti setrvačnosti

průřezu paprsku.To souvisí s vertikálním rozložením materiálu blízko nebo od středu paprsku.Často používaným designem paprsku ve stavebním inženýrství s vysokou oblastí setrvačnosti je paprsek I.Říká se tomu i-paprsek kvůli jeho průřezu, který je tvarován jako písmeno „i“.Tento tvar zaostřuje velkou část materiálu směrem ke dnu a horní části průřezu s dostatečným množstvím materiálu ve středních oblastech pro připojení vnějších částí.Důvodem tohoto tvaru je to, že maximalizuje moment setrvačnosti pro dané množství materiálu.Nejběžnějším materiálem používaným v I-paprsky je ocel, který poskytuje vysoký elastický modul.Tyto dvě vlastnosti I-paprsku mu dávají velmi vysokou tuhost paprsku.