เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ลำแสง H ฉันได้รับประสบการณ์ที่เป็นธรรมของฉันในการดำน้ำใน Nitty - Gritty ของสิ่งมหัศจรรย์เหล็กเหล่านี้ วันนี้ฉันจะพาคุณผ่านวิธีการวิเคราะห์พฤติกรรมโครงสร้างของลำแสง H
ก่อนอื่นมาดูภาพรวมอย่างรวดเร็ว หนึ่งH beamเป็นประเภทของเหล็กโครงสร้างที่มีส่วนข้าม“ H” มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการก่อสร้างและวิศวกรรมเนื่องจากความสามารถในการรับน้ำหนักที่ยอดเยี่ยม และถ้าคุณกำลังดูประเภทที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นมีคานเหล็กซึ่งมักใช้ในอาคารสูงและโครงสร้างอุตสาหกรรมหนัก
ทำความเข้าใจพื้นฐานของโครงสร้างลำแสง H
ในการวิเคราะห์พฤติกรรมเชิงโครงสร้างของลำแสง H มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจองค์ประกอบพื้นฐาน ลำแสง H ประกอบด้วยสองหน้าแปลน (ส่วนแนวนอน) และเว็บ (ส่วนแนวตั้ง) หน้าแปลนส่วนใหญ่รับผิดชอบในการต่อต้านช่วงเวลาการดัดงอในขณะที่เว็บต่อต้านแรงเฉือน
คิดว่ามันเหมือนแซนวิช หน้าแปลนเป็นเหมือนชิ้นขนมปังที่ด้านบนและด้านล่างให้ความแข็งแรงและความมั่นคงและเว็บเป็นเหมือนไส้ที่เก็บทุกอย่างเข้าด้วยกันและดำเนินการในการตัด เมื่อโหลดถูกนำไปใช้กับลำแสง H หน้าแปลนจะได้รับความตึงเครียดและแรงบีบอัด ในลำแสงที่รองรับอย่างง่ายด้วยโหลดที่กระจายอย่างสม่ำเสมอหน้าแปลนด้านบนอยู่ในการบีบอัดและหน้าแปลนด้านล่างอยู่ในความตึงเครียด ในทางกลับกันเว็บกระจายแรงเฉือนตามความยาวของลำแสง
คุณสมบัติทางเรขาคณิต
คุณสมบัติทางเรขาคณิตของลำแสง H มีบทบาทสำคัญในพฤติกรรมเชิงโครงสร้าง คุณสมบัติที่สำคัญรวมถึงพื้นที่ตัดขวางช่วงเวลาของความเฉื่อยและโมดูลัสส่วน
พื้นที่ตัดขวางช่วยให้คุณทราบว่ามีวัสดุจำนวนเท่าใดที่จะต่อต้านกองกำลัง พื้นที่ตัดขวางขนาดใหญ่โดยทั่วไปหมายถึงลำแสงสามารถบรรทุกได้มากขึ้น ช่วงเวลาแห่งความเฉื่อยแสดงว่า“ ฉัน” วัดความต้านทานของลำแสงต่อการดัดงอ มันขึ้นอยู่กับรูปร่างและการกระจายของวัสดุในส่วนข้าม - สำหรับลำแสง H ช่วงเวลาที่มีขนาดใหญ่กว่าของความเฉื่อยหมายความว่ามันจะเบี่ยงเบนน้อยกว่าภายใต้โหลดที่กำหนด
ส่วนโมดูลัส“ S” เกี่ยวข้องกับช่วงเวลาของความเฉื่อยและใช้ในการคำนวณความเครียดการดัดงอสูงสุดในลำแสง มันได้รับจากสูตร (s = \ frac {i} {c}) โดยที่“ c” คือระยะทางจากแกนกลางไปจนถึงเส้นใยด้านนอกสุดของลำแสง โมดูลัสส่วนที่สูงกว่าบ่งชี้ว่าลำแสงสามารถทนต่อช่วงเวลาการดัดที่สูงขึ้นโดยไม่เกินความเครียดที่อนุญาต
เงื่อนไขการโหลด
มีเงื่อนไขการโหลดประเภทต่าง ๆ ที่ลำแสง H สามารถสัมผัสได้และแต่ละอันมีผลต่อพฤติกรรมเชิงโครงสร้างที่แตกต่างกัน
โหลดตาย
โหลดที่ตายแล้วเป็นโหลดถาวรบนลำแสงเช่นน้ำหนักของลำแสงเองน้ำหนักของเสร็จสิ้นที่แนบมาและน้ำหนักของโครงสร้างที่รองรับ ตัวอย่างเช่นในอาคารภาระที่ตายแล้วรวมถึงน้ำหนักของพื้นผนังและวัสดุหลังคา ในการวิเคราะห์ผลกระทบของการโหลดที่ตายแล้วบนลำแสง H คุณต้องคำนวณโหลดตายทั้งหมดที่ทำหน้าที่บนลำแสง จากนั้นคุณสามารถใช้วิธีการวิเคราะห์โครงสร้างเพื่อกำหนดแรงภายใน (ช่วงเวลาการดัดและแรงเฉือน) และการเบี่ยงเบน
โหลดสด
โหลดสดเป็นโหลดตัวแปรที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ในอาคารซึ่งอาจรวมถึงน้ำหนักของผู้คนเฟอร์นิเจอร์และอุปกรณ์ โหลดสดมักจะระบุโดยรหัสอาคารตามประเภทของการเข้าพัก ตัวอย่างเช่นอาคารที่อยู่อาศัยจะมีความต้องการโหลดสดที่แตกต่างจากอาคารสำนักงานหรือคลังสินค้า เมื่อวิเคราะห์ลำแสง H ภายใต้โหลดสดคุณต้องพิจารณาสถานการณ์กรณีที่เลวร้ายที่สุด สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับการวางโหลดสดในลักษณะที่สร้างช่วงเวลาการดัดงอสูงสุดหรือแรงเฉือนในลำแสง
ภาระลม
ภาระลมเป็นอีกปัจจัยสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอาคารหรือโครงสร้างสูงในพื้นที่ที่มีลมแรง ลมสามารถทำให้ทั้งกองกำลังด้านข้างและกองกำลังยกบนลำแสง H แรงลมด้านข้างสามารถสร้างช่วงเวลาการดัดและแรงเฉือนในลำแสงในขณะที่แรงยกสามารถลดน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพของลำแสงและอาจทำให้มันสามารถยกระดับการรองรับได้ ในการวิเคราะห์ผลกระทบของภาระลมคุณต้องกำหนดความดันลมที่ทำหน้าที่ในโครงสร้างโดยใช้การคำนวณภาระลม การคำนวณเหล่านี้คำนึงถึงปัจจัยต่าง ๆ เช่นความสูงของอาคารรูปร่างของโครงสร้างและความเร็วลมในท้องถิ่น
วิธีการวิเคราะห์โครงสร้าง
วิธีการวิเคราะห์
หนึ่งในวิธีการวิเคราะห์ที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการวิเคราะห์พฤติกรรมเชิงโครงสร้างของลำแสง H คือการใช้สมการตามทฤษฎีลำแสงคลาสสิก สำหรับลำแสงที่รองรับอย่างง่ายด้วยโหลดที่กระจายอย่างสม่ำเสมอสามารถคำนวณช่วงเวลาการดัดงอสูงสุด ((m_ {max})) โดยใช้สูตร (m_ {max} = \ frac {wl^{2}} {8}) ที่ซึ่ง“ W” คือความยาวของหน่วย แรงเฉือนสูงสุด ((v_ {max})) สามารถคำนวณเป็น (v_ {max} = \ frac {wl} {2})
สมการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับสมมติฐานของการโก่งตัวเล็ก ๆ พฤติกรรมยืดหยุ่นเชิงเส้นและส่วนข้ามคงที่ตามความยาวของลำแสง ในขณะที่พวกเขามีประโยชน์สำหรับการประมาณอย่างรวดเร็ว แต่ก็มีข้อ จำกัด สำหรับเงื่อนไขการโหลดที่ซับซ้อนมากขึ้นหรือส่วนข้ามแบบไม่สม่ำเสมอคุณอาจต้องใช้วิธีการวิเคราะห์ขั้นสูงหรือวิธีการเชิงตัวเลข
วิธีการเชิงตัวเลข
วิธีการเชิงตัวเลขเช่นวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEM) ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์พฤติกรรมโครงสร้างของคาน H โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่ซับซ้อน FEM แบ่งลำแสงออกเป็นองค์ประกอบขนาดเล็กและวิเคราะห์พฤติกรรมของแต่ละองค์ประกอบโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ สิ่งนี้ช่วยให้คุณสามารถอธิบายปัจจัยต่าง ๆ เช่นพฤติกรรมที่ไม่ใช่เชิงเส้นวัสดุรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและการโหลดแบบไม่สม่ำเสมอ
ด้วย FEM คุณสามารถสร้างแบบจำลองรายละเอียดของลำแสง H และใช้เงื่อนไขการโหลดที่แตกต่างกัน จากนั้นซอฟต์แวร์จะคำนวณแรงภายในความเครียดและการเบี่ยงเบนในแต่ละจุดในลำแสง วิธีนี้ให้การวิเคราะห์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น แต่ต้องใช้ซอฟต์แวร์พิเศษและความรู้บางอย่างเกี่ยวกับการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด
คุณสมบัติของวัสดุ
คุณสมบัติของวัสดุของลำแสง H ยังมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อพฤติกรรมโครงสร้าง คุณสมบัติวัสดุที่สำคัญที่สุดคือความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็ก ความแข็งแรงของผลผลิตคือความเครียดที่เหล็กเริ่มเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก เมื่อวิเคราะห์ลำแสง H คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าความเครียดสูงสุดในลำแสงภายใต้โหลดที่ใช้ไม่เกินความแข็งแรงของผลผลิต
คุณสมบัติสำคัญอีกประการหนึ่งคือโมดูลัสของความยืดหยุ่น“ E. ” โมดูลัสของความยืดหยุ่นวัดความแข็งของวัสดุ โมดูลัสที่สูงขึ้นของความยืดหยุ่นหมายความว่าลำแสงจะเบี่ยงเบนน้อยกว่าภายใต้โหลดที่กำหนด สำหรับเหล็กโมดูลัสของความยืดหยุ่นมักจะอยู่ที่ประมาณ 200 GPa
การวิเคราะห์การโก่งตัว
การโก่งตัวเป็นการพิจารณาที่สำคัญในการออกแบบและการวิเคราะห์ลำแสง H การโก่งตัวที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหาเช่นการแตกร้าวของเสร็จสิ้นการเยื้องศูนย์ของประตูและหน้าต่างและแม้กระทั่งความล้มเหลวของโครงสร้างในกรณีที่รุนแรง
ในการคำนวณการเบี่ยงเบนของลำแสง H คุณสามารถใช้สมการจากทฤษฎีลำแสง สำหรับลำแสงที่รองรับที่มีโหลดแบบกระจายอย่างสม่ำเสมอการเบี่ยงเบนสูงสุด ((\ delta_ {max}) ที่กึ่งกลางของลำแสงนั้นได้รับจากสูตร (\ delta_ {max} = \ frac {5wl^{4}} {384ei}) เป็นโมดูลัสของความยืดหยุ่นและ“ ฉัน” เป็นช่วงเวลาของความเฉื่อย
รหัสอาคารมักจะระบุการโก่งตัวสูงสุดที่อนุญาตสำหรับโครงสร้างประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่นในอาคารที่อยู่อาศัยการโก่งตัวสูงสุดที่อนุญาตสำหรับลำแสงพื้นอาจถูก จำกัด ไว้ที่ (L/360) โดยที่“ L” คือช่วงของลำแสง
การวิเคราะห์ความเหนื่อยล้า
ในบางแอปพลิเคชันลำแสง H อาจถูกโหลดแบบวงจรเช่นในสะพานหรือเครื่องจักร การโหลดแบบวัฏจักรอาจทำให้เกิดความเหนื่อยล้าในลำแสงเมื่อเวลาผ่านไป ความล้มเหลวของความเหนื่อยล้าเกิดขึ้นเมื่อการประยุกต์ใช้โหลดซ้ำทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กเพื่อเริ่มต้นและเติบโตในวัสดุ
ในการทำการวิเคราะห์ความเหนื่อยล้าของลำแสง H คุณต้องกำหนดช่วงความเครียด (ความแตกต่างระหว่างความเครียดสูงสุดและต่ำสุด) ภายใต้การโหลดแบบวงจร จากนั้นคุณสามารถใช้เส้นโค้งอายุการใช้งานความเหนื่อยล้าซึ่งขึ้นอยู่กับข้อมูลการทดลองเพื่อประเมินจำนวนรอบที่ลำแสงสามารถทนต่อความล้มเหลวได้ก่อนที่จะล้มเหลว
บทสรุป
การวิเคราะห์พฤติกรรมเชิงโครงสร้างของลำแสง H เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน แต่จำเป็น โดยการทำความเข้าใจโครงสร้างพื้นฐานคุณสมบัติทางเรขาคณิตเงื่อนไขการโหลดและการใช้วิธีการวิเคราะห์ที่เหมาะสมคุณสามารถมั่นใจได้ว่าลำแสง H ทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพในแอปพลิเคชันที่ตั้งใจไว้
หากคุณอยู่ในตลาดเพื่อคุณภาพสูงH คานหรือคานเหล็กสำหรับโครงการก่อสร้างหรือวิศวกรรมของคุณอย่าลังเลที่จะเข้าถึง เราอยู่ที่นี่เพื่อให้ผลิตภัณฑ์และการสนับสนุนที่ดีที่สุดแก่คุณ ไม่ว่าคุณต้องการความช่วยเหลือในการเลือกขนาดลำแสงที่เหมาะสมหรือเข้าใจพฤติกรรมเชิงโครงสร้างของเราเรามีคุณครอบคลุม ติดต่อเราสำหรับการอภิปรายโดยละเอียดและมาทำงานร่วมกันเพื่อทำให้โครงการของคุณประสบความสำเร็จ
การอ้างอิง
- Gere, JM, & Timoshenko, SP (1997) กลไกของวัสดุ บริษัท สำนักพิมพ์ PWS
- McCormac, JC (2006) การออกแบบเหล็กโครงสร้าง ไวลีย์
- ASCE/SEI 7 - 16. (2016) โหลดการออกแบบขั้นต่ำและเกณฑ์ที่เกี่ยวข้องสำหรับอาคารและโครงสร้างอื่น ๆ สมาคมวิศวกรโยธาแห่งอเมริกา