빔 강성이란?

구조 공학에서 빔 강성은 굽힘 모멘트가 적용될 때 처짐 또는 굽힘에 저항하는 빔의 능력입니다. 굽힘 모멘트는 한쪽 또는 양쪽 끝에 고정 된 빔 중앙 어딘가에 힘이 가해지면 발생합니다. 실제 적용 분야에서는 일반적이지 않지만 토크가 빔에 적용되는 경우에도 발생합니다. 빔 강성은 빔의 재질과 빔 단면의 모양에 영향을받습니다.

브리지의 경우 처짐에 저항하는 빔을 설계하려는 동기는 쉽게 알 수 있습니다. 예를 들어 콘크리트는 압축 강도가 뛰어나지 만 콘크리트로만 만든 다리는 좋지 않은 선택입니다. 콘크리트는 구부러 질 때 강하지 않습니다. 콘크리트로 만든 다리는 중력으로 인해 가운데에서 처져서 떨어질 수 있습니다. 다리가 중간에 너무 많이 휘지 않도록하기 위해 일종의 기초 또는 골격이있는 경우 다리가 훨씬 강할 수 있습니다.

빔 강성은 두 가지 요소를 사용하여 계산할 수 있습니다. 첫 번째 요소는 탄성 계수 입니다. 이것은 응력이 가해 졌을 때 변형되거나 늘어나는 재료의 경향과 관련된 재료 특성입니다. 빔이 스테인레스 스틸로 만들어진 경우, 알루미늄보다 탄성률이 더 높습니다. 강철과 알루미늄의 동일한 모양에 동일한 힘이 가해지면 강철 물체가 덜 변형되기 때문입니다. 금속은 고무 밴드에 비해 크게 변형되지 않지만 동일한 방식으로 작동합니다. 힘이 얼마나 세게 당기는가에 비례하여 늘어납니다. 따라서 탄성률이 높은 재료로 만든 빔은 빔 강도가 높아 굽힘이 적습니다.

빔 강성의 다른 요소는 빔 단면 의 관성 모멘트 입니다. 이것은 빔의 중심에 가깝거나 멀어진 재료의 수직 분포와 관련이 있습니다. 넓은 면적의 관성 모멘트를 가진 토목 공학에서 자주 사용되는 빔 설계는 I- 빔입니다. 문자 'I'모양의 단면 때문에 I 빔이라고합니다. 이 모양은 중앙 영역에 외부 부품을 연결하기에 충분한 재료 만 사용하여 단면의 하단과 상단으로 많은 재료를 집중시킵니다. 이 모양의 이유는 주어진 양의 재료에 대한 관성 면적 모멘트를 최대화하기 때문입니다. I- 빔에 사용되는 가장 일반적인 재료는 강철이며 높은 탄성 계수를 제공합니다. I- 빔의이 두 가지 특성은 빔 강도가 매우 높습니다.