Perché l’I-beam è efficace e utilizzato per carichi pesanti?

Si suppone che le travi portino carichi trasversali, cioè carichi perpendicolari all’asse longitudinale.

In ogni trave le sollecitazioni nella parte superiore e inferiore della fibra sono molto elevate, pertanto una quantità maggiore di materiale viene fornita nella parte superiore e inferiore per ridurre la massima sollecitazione normale nelle travi. Il momento di inerzia dovrebbe essere molto elevato per la sezione trasversale del raggio per avere meno sollecitazioni normali.

Dichiarazione corretta – Tra tutte le sezioni trasversali solide (non vuote) e per la stessa area della sezione trasversale, la sezione I è la migliore per la stessa quantità di carico tra tutte le travi

parliamo di tutti i raggi che hanno la stessa area della sezione trasversale A

Quindi, il momento d’inerzia di una sezione I è maggiore del momento d’inerzia per una sezione circolare.

Grazie per A2A.

Come designer, ci preoccupiamo più del momento flettente piuttosto che della forza di taglio.

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  • Come puoi vedere in questa immagine, il massimo positivo e negativo dello stress da flessione si verifica alle fibre estreme.
  • La sezione I è preferita alla sezione rettangolare per resistere al momento flettente (BM) perché, nella sezione I più dell’80% dello sforzo di flessione è resistito dalle flange stesse!

  • Per una data area della sezione trasversale (cioè A = costante), la distribuzione di quell’area (cioè Momento d’inerzia) è importante per resistere al momento flettente, poiché il modulo di sezione (Z) dipende da I e y.
  • La sezione I presenta un momento di resistenza più elevato (MoR) poiché le aree delle flange sono lontane dall’asse neutro (NA)
  • In una trave di sezione I, più materiale è posizionato vicino alle fibre esterne che rappresentano le regioni di maggiore sollecitazione e quindi è più forte di una trave di sezione trasversale rettangolare
  • Inoltre, più profonda è la parte della flangia , maggiore è la resistenza a taglio a cui può resistere

Per concludere, un raggio di lunghezza fissa e per un dato peso di materiale, I-Section offre il più grande momento possibile di resistenza, quindi è ampiamente usato nel design del fascio!

Spero che questo ti aiuti Quora User

Saluti 🙂

Cercherò di spiegare i tecnicismi nel modo più basilare possibile, gentilmente astenersi dalla lettura e annoiarsi se si è consapevoli di ciò che accade realmente in una trave carica.

Tra le varie cose strutturali in corso, ce n’è una in particolare chiamata Bending Stress che fornisce una base su come selezionare un membro adatto.

Si consideri una trave caricata verticalmente verso il basso su C con due supporti A e B

Ora quando applichi il carico (in C), il raggio dovrebbe passare dallo stato disegnato in nero allo stato disegnato in rosso

(Perdonatemi il mio pasticcio)

Quindi la superficie superiore dovrebbe contrarsi e quindi uno sforzo di compressione agisce sulla superficie superiore.

Allo stesso modo, poiché la superficie inferiore dovrebbe espandersi e quindi subisce uno sforzo di trazione.

La linea blu al centro mostra l’asse neutro al di sopra del quale la sollecitazione di flessione netta è 0. (scusate per non aver disegnato l’asse neutro per il fascio cadente, ma spero ancora che capiate il punto)

Il diagramma a destra mostra il profilo della sollecitazione di flessione che agisce nei punti corrispondenti per una sezione di una trave rettangolare e una trave I in qualsiasi punto (diciamo C)

Questo fondamentale principio afferma un fatto cruciale, indipendentemente dal tipo di membro che scegli, il massimo stress sarà resistito dai bordi superiore e inferiore o possiamo dire, mentre andiamo verso il centro la quantità di stress che agisce in quel punto sarà minore dal punto precedente. Il nostro obiettivo è quello di fornire la massima concentrazione di massa in un punto sottoposto a massimo stress di flessione.

Quindi, per motivi di riduzione del peso e di economia, è consigliabile che la maggior parte del materiale si concentri sulle distanze maggiori dall’asse neutro. Questo è il motivo per cui I beam è universalmente adottato.

extra:

Quando si sceglie un elemento adatto, si usa la formula di flessione in cui entrano in gioco il modulo di sezione e il momento flettente

Massima sollecitazione =

(Momento flettente su Y (max) x Y (max)) / Momento di inetia

O momento flettente / modulo sezione

Dove modulo di sezione =

Momento d’inerzia / Y (max)

Ciò significa che la massima sollecitazione di flessione in una posizione lungo la trave, è uguale al momento flettente in quella posizione ‘ volte ‘ la distanza dall’asse neutro (cioè Y ) al bordo esterno della trave diviso per il momento di inerzia della trave area della sezione trasversale

Troviamo il modulo di sezione adatto e scegliamo l’elemento più efficace usando le tabelle d’acciaio.

Grazie per aver letto 🙂

Non è necessario utilizzare I beam per carichi pesanti. Esistono altre forme di raggio più efficienti di me, ma presentano alcuni inconvenienti.

L’efficacia del raggio può essere valutata in base al suo fattore di forma (plastica / elastico).

La forma triangolare ha il più alto fattore di forma ma è difficile da posizionare e ha un effetto di concentrazione dello stress. La forma circolare ha un buon fattore di forma, ma difficile da fondere e unire per ovvie ragioni, quindi arriva la forma rettangolare e il raggio.

Il rettangolo ha più fattore di forma e facile da lanciare, quindi utilizzato in RCC e I trave ha un buon momento di area così utilizzato nelle strutture in acciaio.

Ha anche due caratteristiche distinte, flange e nastro per resistere al momento flettente e al taglio, rendendolo rispettivamente abbastanza efficiente.

Una sezione I è una sezione più ottimizzata progettata in modo tale da occuparsi principalmente delle sollecitazioni indotte dal momento flettente longitudinale che è comparativamente superiore rispetto ad altre sollecitazioni nel caso di travi.

Un membro può essere sottoposto alle sollecitazioni dovute a momenti nelle direzioni longitudinali e trasversali, taglio e torsione. Nel caso di una trave, il momento longitudinale è il momento più critico poiché la trave è essenzialmente un elemento di linea e le altre sollecitazioni sono relativamente più basse. Quindi la nostra selezione della sezione è regolata da tali criteri.

Una trave a I è essenzialmente una sezione rettangolare con una parte di essa rimossa dal lato interno. Poiché, le sollecitazioni di flessione sono massime alle fibre estreme e zero sull’asse neutro, la parte interna è appena sottoutilizzata se non rimossa. Il raggio I è relativamente più debole nella flessione trasversale e nella torsione. Ma questo non è molto importante per le travi. Il taglio è curato dal componente vicino all’asse neutro. E sappiamo che quando il taglio è alto, il momento è basso e viceversa. Quindi possiamo anche variare lo spessore, la profondità e altre dimensioni secondo il momento e la combinazione di taglio per una migliore economia.

Il risparmio di materiale extra dagli interni è particolarmente importante nel caso delle sezioni in acciaio perché sono più pesanti del calcestruzzo e possono aumentare il peso morto non necessario della sezione.

Le travi a I sono ampiamente utilizzate nel settore edile e sono disponibili in una varietà di dimensioni standard. Sono disponibili tabelle per consentire una facile selezione di una dimensione di trave a I in acciaio adatta per un determinato carico applicato. Le travi a I possono essere usate sia come travi che come colonne.

Le travi a I possono essere usate sia da sole, sia agendo in modo compositivo con un altro materiale, tipicamente concreto.

Il nastro resiste alle forze di taglio, mentre le flange resistono alla maggior parte del momento flettente vissuto dal raggio. La teoria del fascio mostra che la sezione a forma di I è una forma molto efficiente per trasportare carichi flettenti e di taglio nel piano del nastro. D’altra parte, la sezione trasversale ha una capacità ridotta nella direzione trasversale ed è anche inefficiente nel sostenere la torsione, per la quale sono spesso preferite sezioni strutturali cave.

A causa della sua area di sezione trasversale, aveva avuto un momento di inerzia più polare che viene utilizzato per caricare i calcoli in cambio dando la massima resistenza rispetto alle altre sezioni trasversali.

La massa maggiore della sezione I è situata lontano dal centroide della sezione. Ciò aumenta il momento d’inerzia (più precisamente il secondo momento dell’area) attorno al suo asse neutro che è al suo centro a causa della simmetria della sezione. Il momento di inerzia elevato conferisce un modulo di sezione elevata che è di gran lunga migliore rispetto a forme rettangolari, diamantate, circolari o di qualsiasi altra forma. C’è anche un risparmio di materiale nelle sezioni I. Questo è il motivo per cui ho modellato la maggior parte della sezione in acciaio utilizzata per trasportare carichi e momenti elevati.

Una sezione circolare cava è migliore della sezione I per resistere ai carichi, perché ha lo stesso raggio di rotazione in tutte le direzioni e quindi più momento di inerzia e quindi un uso più efficace della sezione. Ma sul posto possono essere usate sezioni diverse per soddisfare l’idoneità della costruzione.

E anche se si confrontano le sezioni cave quadrate e le sezioni cave rettangolari sono ancora meglio di quelle trave per lo stesso motivo di cui sopra.

Fornito: l’area della sezione, la lunghezza della sezione ecc. Sono tutte uguali.

Lo sforzo di flessione massimo è direttamente proporzionale alla distanza del punto più lontano dall’asse neutro della sezione del raggio. Quindi, si verifica sulle superfici libere del raggio parallele alla superficie neutra. Max. il metallo è concentrato sulle superfici libere in modo tale che il raggio non si interrompa. Quindi viene utilizzato un raggio a I che è più economico di un raggio a sezione rettangolare.

Lo stress è inversamente proporzionale al momento d’inerzia dalla legge della flessione. Il raggio I ha la maggior parte della sua massa lontano dal piano neutro, quindi ha un momento di inerzia più elevato, di conseguenza le sollecitazioni sono meno sul raggio quando vengono caricate in direzione longitudinale.

Per un profano le sezioni popolarmente chiamate I travi sono progettate per funzionare come travi. A causa della grande larghezza in alto e in basso (chiamati Flange) possono resistere bene alla flessione.

Allo stesso modo i tubi trasportano carichi verticali in modo efficiente.

ha più momento flettente che è la ragione usata nei binari ferroviari. fare riferimento a qualsiasi libro standard su questo libro per derivazione comparativa.

I raggi hanno un’inerzia e una stabilità più elevate..è più sopportabile rispetto ad altri rispetto alla stessa massa di materiale a basso prezzo .. in forma compatta.

L’MI è maggiore e il Centro di taglio si trova nella flangia per una migliore trasmissione del carico.