빔 계산이란 무엇입니까?

빔 계산은 주어진 하중이 적용될 때 구조 빔의 응력과 처짐을 측정하는 것입니다. 빔의 특성, 하중 및 지지대와 같은 굽힘에 저항하는 빔의 용량에 많은 요인이 기여합니다. Euler-Bernoulli 빔 방정식을 사용하여 단일 빔의 하중 변위를 계산하는 것은 간단하지만 대부분의 실제 응용에서는 빔 소프트웨어가 사용됩니다. 빔 계산은 안전을 보장하고 건설 및 항공과 같은 다양한 분야에서 과도한 건물을 피하기 위해 사용됩니다.

가장 가볍고 저렴한 재료로 구조물을 구성하는 동시에 안전 요구 사항을 충족하고 구조물의 미적 품질을 유지하려면 빔 하중 용량을 계산해야합니다. 구조 엔지니어링의 모든 분야는이 분석 및 설계에 전념하여, 눈 무게로 인해 지붕이 무너지지 않도록하고, 교통량이 많은 곳에서는 지하 주차장이 안전하며, 오류 선을 따라 지어진 초고층 빌딩은 지진 안전 요구 사항을 충족시킵니다. 빔 계산은 또한 기계 공학에 적용 할 수 있으며, 잠재적으로 위험한 응력을 발생시키기 전에 비행기 날개가 견딜 수있는 하중과 같은 기계의 개별 부품의 하중 저항을 테스트 할 수 있습니다. 마지막으로, 건축가는 기둥 및 빔 구조로 주택을 건축 및 리노베이션 할 때 및 처짐 바닥, 지붕 및 발코니의 시각적 영향을 고려할 때 빔 변형을 고려해야합니다.

빔의 하중지지 능력을 계산할 때 가장 중요한 요소 중 하나는 재료 선택입니다. 일반적으로 빔은 목재, 강철, 철근 콘크리트 또는 알루미늄으로 만들어집니다. 각 재료는 탄성 계수라고하는 탄성 변형이 다른 경향이 있는데, 이는 재료가 제자리로 되돌아 오는 능력을 나타냅니다. 항복점에서 재료는 소성 변형되어 가해진 힘이 제거 된 후에도 변형을 유지합니다.

빔의 단면 모양은 빔 계산에서 고려되는 두 번째 특성입니다. 빔은 직사각형, 원형 ​​또는 중공 형일 수 있으며 I- 빔, Z- 빔 또는 T- 빔과 같은 많은 유형의 측면이있을 수 있습니다. 각 모양에는 빔의 강성을 예측하는 두 번째 영역 모멘트라고하는 다른 관성 모멘트가 있습니다.

단위 길이 당 힘은 빔 계산에 사용되는 또 다른 매개 변수이며 하중 유형에 따라 다릅니다. 사하중은 단순히 구조물의 무게이며 부과 또는 활하중은 구조물이 눈, 교통 또는 바람과 같이 간헐적으로 노출되는 힘입니다. 대부분의 하중은 정체되어 있지만 동적 하중, 지진, 파도 및 허리케인에 특히주의를 기울여야합니다.이 하중은 오랜 시간 동안 반복적으로 힘을가합니다. 하중은 강설이나 먼지 더미와 같이 일반적으로 균일하거나 비대칭으로 분포 될 수 있습니다. 또한 중앙, 다양한 간격으로 특정 지점에 집중 될 수도 있습니다.

빔 계산의 경계 조건은 빔지지 유형에 따라 다릅니다. 두 개의 하중지지 벽 사이의 바닥 장선과 같이 빔은 단순히 양쪽 끝에서지지 될 수 있습니다. 발코니 나 비행기 날개와 같이 캔틸레버식이거나 한쪽 끝에지지 될 수 있습니다. 경계 조건은 보 길이를 따라 모든 점에 적용됩니다.

빔의 처짐과 정적 하중의 관계는 Euler-Bernoulli 빔 방정식으로 설명됩니다. 오일러-라그랑주 빔 방정식 (Euler-Lagrange beam equation)과 같은 다른 방정식은 동적 하중에 대한 이러한 관계를 설명하지만, 적용의 복잡성으로 인해 정적 근사가 일반적으로 사용됩니다. 적용된 하중이 주어지면 빔의 변형, 굽힘 모멘트 및 전단력이 도출 될 수 있습니다. 실제 설정에서로드 차트는이 정보를 요약하는 데 사용되며 알려진로드에 대한 안전 요구 사항을 충족하는 공통 재료를 나열합니다. 보다 복잡한 응용을 위해 빔 계산기는 회사 웹 사이트 및 CAD (Computer Aided Design) 소프트웨어 용 애드온으로 쉽게 구할 수 있습니다.