Hvad er bjælkestivhed?

I strukturteknik er Beam Stivhed en stråles evne til at modstå afbøjning eller bøjning, når der påføres et bøjningsmoment.Et bøjningsmoment resulterer, når en kraft påføres et sted midt i en stråle fastgjort i den ene eller begge ender.Det vil også forekomme, hvis der påføres et drejningsmoment på bjælken, selvom dette er mindre almindeligt i applikationer i den virkelige verden.Strålstivhed påvirkes af både materialet i bjælken og formen på bjælkens tværsnit.

Motivationen til at designe en bjælke, der modstår afbøjning, er let at værdsætte i tilfælde af en bro.F.eks. Er beton fantastisk til sin trykstyrke, men en bro, der udelukkende er lavet af beton, ville være et dårligt valg.Beton er ikke stærk, når den er bøjet;En bro lavet af beton vil falde i midten på grund af tyngdekraften og vil sandsynligvis falde fra hinanden.Broen kunne være meget stærkere, hvis den havde en slags fundament eller skelet, for at forhindre, at den afbøjning i midten for meget.

Stråle stivhed kan beregnes ved hjælp af to faktorer.Den første faktor er den elastiske modul .Dette er en materiel egenskab, der vedrører materialets tendens til at deformere eller strække sig ud, når der anvendes stress.Hvis bjælken er lavet af rustfrit stål, vil den have en højere elastisk modul end, for eksempel, aluminium.Dette skyldes, at hvis de samme kræfter påføres den samme form af både stål og aluminium, ville stålobjektet deformere mindre.Selvom metaller ikke deformeres meget sammenlignet med gummibånd, opfører de sig på samme måde;De strækker sig forholdsmæssigt ud, til hvor hård en styrke trækker på dem.Så en stråle lavet af et materiale med en høj elastisk modul vil have en høj stråleunderstivhed, hvilket gør det mindre sandsynligt, at det bøjes.

Den anden faktor i bjælkestivhed er inertiområdet af strålens tværsnit.Dette har at gøre med den lodrette fordeling af materiale tæt på eller væk fra midten af bjælken.Et ofte brugt bjælkedesign i civilingeniør med et højt inertiområde er I-bjælken.Det kaldes I-bjælken på grund af dets tværsnit, der er formet som bogstavet 'jeg'.Denne form fokuserer meget af materialet mod bunden og toppen af tværsnittet med kun nok materiale i de centrale regioner til at forbinde de ydre dele.Årsagen til denne form er, at den maksimerer inertiområdet for en given mængde materiale.Det mest almindelige materiale, der bruges i I-bjælker, er stål, som giver en høj elastisk modul.Disse to egenskaber ved I-bjælken giver den en meget høj stråle stivhed.