बीम (संरचना)
एक बीम एक संरचनात्मक तत्व है जो मुख्य रूप से बीम के अक्ष पर बाद में लागू संरचनात्मक लोड का विरोध करता है (मुख्य रूप से अक्षीय लोड ले जाने के लिए डिज़ाइन किया गया एक तत्व एक अकड़ या स्तंभ होगा)।इसका विक्षेपण (इंजीनियरिंग) का मोड मुख्य रूप से झुकने से होता है।बीम के समर्थन बिंदुओं पर प्रतिक्रिया बल ों में बीम के परिणाम पर लागू भार।बीम पर काम करने वाली सभी ताकतों का कुल प्रभाव कतरनी बलों और बीम के भीतर झुकने के क्षणों का उत्पादन करना है, जो बदले में बीम के आंतरिक तनाव, उपभेदों और विक्षेपण को प्रेरित करते हैं।बीम को उनके समर्थन, प्रोफ़ाइल (क्रॉस-सेक्शन का आकार), संतुलन की स्थिति, लंबाई और उनकी सामग्री के तरीके की विशेषता है।
बीम पारंपरिक रूप से निर्माण या असैनिक अभियंत्रण संरचनात्मक तत्वों के विवरण हैं, जहां बीम क्षैतिज हैं और ऊर्ध्वाधर भार ले जाते हैं।हालांकि, किसी भी संरचना में बीम हो सकते हैं, उदाहरण के लिए ऑटोमोबाइल फ्रेम, विमान के घटक, मशीन फ्रेम और अन्य यांत्रिक या संरचनात्मक प्रणालियों।इन संरचनाओं में, किसी भी संरचनात्मक तत्व, किसी भी अभिविन्यास में, जो मुख्य रूप से तत्व के अक्ष पर बाद में लागू संरचनात्मक भार का विरोध करता है, एक बीम तत्व होगा।
अवलोकन
ऐतिहासिक रूप से बीम चुकता टाइमर्स थे, लेकिन धातु, पत्थर, या लकड़ी और धातु के संयोजन भी हैं[1] जैसे कि एक फुलाने वाली किरण मुख्य रूप से ऊर्ध्वाधर दिशा गुरुत्वाकर्षण बलों को ले जाते हैं।वे क्षैतिज विमान लोड (जैसे, भूकंप या हवा के कारण लोड या तनाव में एक टाई (इंजीनियरिंग) #Rafter टाई (और टाई-बीम) या (आमतौर पर) संपीड़न के रूप में एक कॉलर किरण के रूप में संपीड़न के रूप में भी तनाव में लोड करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।)।एक बीम द्वारा किए गए लोड को कॉलम , दीवार ों या शहतीर ्स में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जो तब बल को आसन्न संरचनात्मक संपीड़न सदस्य ों और अंततः जमीन पर स्थानांतरित करते हैं।लाइट फ्रेम निर्माण में, धरन बीम पर आराम कर सकते हैं।
समर्थन के आधार पर वर्गीकरण
इंजीनियरिंग में, बीम कई प्रकार के होते हैं:[2]
- बस समर्थित - एक बीम छोरों पर समर्थित है जो घूमने के लिए स्वतंत्र हैं और कोई क्षण प्रतिरोध नहीं है।
- फिक्स्ड या एनकैस्ट्रे (एनकैस्ट्रेटेड) - एक बीम दोनों सिरों पर समर्थित है और रोटेशन से संयमित है।
- ओवरहैंगिंग - एक छोर पर इसके समर्थन से परे एक साधारण बीम।
- डबल ओवरहैंगिंग - दोनों छोरों के साथ एक साधारण बीम दोनों सिरों पर इसके समर्थन से परे फैली हुई है।
- निरंतर - दो से अधिक समर्थन से अधिक विस्तारित एक बीम।
- कैंटिलीवर - एक प्रोजेक्टिंग बीम केवल एक छोर पर तय करता है।
- पुलिंदा - एक बीम एक केबल या रॉड को जोड़कर एक ट्रस बनाने के लिए मजबूत किया गया।[3]
- वसंत पर बीम समर्थन करता है
- इलास्टिक फाउंडेशन पर बीम
क्षेत्र का दूसरा क्षण (जड़ता का क्षेत्र क्षण)
यूलर -बर्नौली बीम सिद्धांत में मैं क्षेत्र के दूसरे क्षण का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किया जाता है।यह आमतौर पर जड़ता के क्षण के रूप में जाना जाता है, और यह योग है, तटस्थ अक्ष के बारे में, दा*r^2 के, जहां आर तटस्थ अक्ष से दूरी है, और दा क्षेत्र का एक छोटा पैच है।इसलिए, यह शामिल नहीं है कि बीम सेक्शन में कुल मिलाकर कितना क्षेत्र है, लेकिन प्रत्येक बिट क्षेत्र अक्ष से कितना दूर है।अधिक से अधिक मैं है, किसी दिए गए सामग्री के लिए झुकने में बीम को रोकना।
तनाव
आंतरिक रूप से, बीम्स लोड के अधीन हैं जो मरोड़ या अक्षीय लोडिंग अनुभव संपीड़न (भौतिक) , तन्यता और कतरनी तनाव को प्रेरित नहीं करते हैं, जो उनके लिए लागू भार के परिणामस्वरूप होता है।आमतौर पर, गुरुत्वाकर्षण भार के तहत, बीम की मूल लंबाई को बीम के शीर्ष पर एक छोटे त्रिज्या चाप को घेरने के लिए थोड़ा कम किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप संपीड़न होता है, जबकि बीम के नीचे एक ही मूल बीम की लंबाई को संलग्न करने के लिए थोड़ा फैला हुआ हैबड़ा त्रिज्या चाप, और इसलिए तनाव में है।विरूपण के मोड जहां बीम का शीर्ष चेहरा संपीड़न में है, एक ऊर्ध्वाधर भार के तहत, सैगिंग मोड के रूप में जाना जाता है और जहां शीर्ष तनाव में है, उदाहरण के लिए एक समर्थन पर, हॉगिंग के रूप में जाना जाता है।बीम के मध्य की एक ही मूल लंबाई, आम तौर पर ऊपर और नीचे के बीच आधा, झुकने के रेडियल चाप के समान है, और इसलिए यह न तो संपीड़न के अधीन है और न ही तनाव है, और तटस्थ अक्ष (बीम में डॉटेड लाइन (डॉटेड लाइन को परिभाषित करता हैआकृति)।समर्थन के ऊपर, बीम कतरनी तनाव के संपर्क में है।कुछ प्रबलित कंक्रीट बीम हैं जिनमें कंक्रीट पूरी तरह से स्टील टेंडन द्वारा लिए गए तन्य बलों के साथ संपीड़न में है।इन बीमों को prestressed कंक्रीट बीम के रूप में जाना जाता है, और लोडिंग स्थितियों के तहत अपेक्षित तनाव से अधिक एक संपीड़न का उत्पादन करने के लिए गढ़ा जाता है।उच्च शक्ति स्टील टेंडन को फैलाया जाता है जबकि बीम को उनके ऊपर डाला जाता है।फिर, जब कंक्रीट ठीक हो जाता है, तो टेंडन धीरे -धीरे जारी हो जाते हैं और बीम तुरंत सनकी अक्षीय भार के तहत होता है।यह सनकी लोडिंग एक आंतरिक क्षण बनाता है, और, बदले में, बीम की क्षमता ले जाने के क्षण को बढ़ाता है।वे आमतौर पर राजमार्ग पुलों पर उपयोग किए जाते हैं।
बीम के संरचनात्मक विश्लेषण के लिए प्राथमिक उपकरण यूलर -बर्नौली बीम समीकरण है।यह समीकरण पतला बीम के लोचदार व्यवहार का सटीक वर्णन करता है जहां क्रॉस अनुभागीय आयाम बीम की लंबाई की तुलना में छोटे होते हैं।उन बीमों के लिए जो पतला नहीं हैं, एक अलग सिद्धांत को कतरनी बलों के कारण विरूपण के लिए खाते में अपनाया जाना चाहिए और गतिशील मामलों में, रोटरी जड़ता।यहां अपनाया गया बीम फॉर्मूलेशन टिमोशेंको का है और तुलनात्मक उदाहरण नफेम्स बेंचमार्क चैलेंज नंबर 7 में पाए जा सकते हैं।[4] बीम के विक्षेपण (इंजीनियरिंग) को निर्धारित करने के लिए अन्य गणितीय तरीकों में आभासी कार्य की विधि और ढलान विक्षेपण विधि शामिल है।इंजीनियर विक्षेपण का निर्धारण करने में रुचि रखते हैं क्योंकि बीम कांच जैसी भंगुर सामग्री के साथ सीधे संपर्क में हो सकता है।सौंदर्य कारणों से बीम विक्षेपण भी कम से कम हैं।एक नेत्रहीन शिथिल बीम, भले ही संरचनात्मक रूप से सुरक्षित हो, भद्दा है और बचा जा सकता है।एक कठोरता बीम (लोच का उच्च मापांक और/या क्षेत्र के उच्च दूसरे क्षण में से एक) कम विक्षेपण बनाता है।
बीम बलों (बीम के आंतरिक बलों और बीम समर्थन पर लगाए जाने वाले बलों) का निर्धारण करने के लिए गणितीय तरीके शामिल हैं, जिसमें क्षण वितरण विधि , बल या लचीलापन विधि और प्रत्यक्ष कठोरता विधि शामिल है।
सामान्य आकार
प्रबलित कंक्रीट इमारतों में अधिकांश बीम में आयताकार क्रॉस सेक्शन होते हैं, लेकिन एक बीम के लिए एक अधिक कुशल क्रॉस सेक्शन एक है I या एच अनुभाग जो आमतौर पर स्टील निर्माण में देखा जाता है।समानांतर अक्ष प्रमेय और तथ्य के कारण कि अधिकांश सामग्री तटस्थ अक्ष से दूर है, बीम के क्षेत्र का दूसरा क्षण बढ़ता है, जो बदले में कठोरता को बढ़ाता है।
एक I-बाइम झुकने की एक दिशा में केवल सबसे कुशल आकार है: ऊपर और नीचे प्रोफ़ाइल को एक के रूप में देखना I।यदि बीम की ओर मुड़ा हुआ है, तो यह एक के रूप में कार्य करता है H जहां यह कम कुशल है।2 डी में दोनों दिशाओं के लिए सबसे कुशल आकार एक बॉक्स (एक वर्ग शेल) है;किसी भी दिशा में झुकने के लिए सबसे कुशल आकार, हालांकि, एक बेलनाकार खोल या ट्यूब है।यूनिडायरेक्शनल झुकने के लिए, I या विस्तृत निकला हुआ किनारा बीम बेहतर है।[citation needed]
दक्षता का अर्थ है कि एक ही क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र (प्रति लंबाई बीम की मात्रा) के लिए समान लोडिंग स्थितियों के अधीन, बीम कम विक्षेपित करता है।
अन्य आकृतियाँ, जैसे L (कोण), संरचनात्मक चैनल |C (चैनल), टी-बीम |T-बीम और डबल टी | डबल-Tया ट्यूबों का उपयोग निर्माण में भी किया जाता है जब विशेष आवश्यकताएं होती हैं।
पतली दीवारें
एक पतली दीवार वाली बीम एक बहुत ही उपयोगी प्रकार का बीम (संरचना) है।एक बीम (संरचना) के बंद या खुले क्रॉस सेक्शन बनाने के लिए पतली दीवार वाले बीम का क्रॉस सेक्शन आपस में जुड़े पतले पैनलों से बना है।विशिष्ट बंद वर्गों में गोल, वर्ग और आयताकार ट्यूब शामिल हैं।खुले वर्गों में I-Beams, T-Beams, L-Beams, और इसी तरह शामिल हैं।पतली दीवार वाले बीम मौजूद हैं क्योंकि प्रति यूनिट क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र में उनकी झुकने वाली कठोरता ठोस क्रॉस सेक्शन जैसे रॉड या बार की तुलना में बहुत अधिक है।इस तरह, न्यूनतम वजन के साथ कठोर बीम प्राप्त किए जा सकते हैं।पतली दीवार वाले बीम विशेष रूप से उपयोगी होते हैं जब सामग्री एक समग्र टुकड़े टुकड़े होती है।कम्पोजिट लेमिनेट पतली दीवारों वाले बीम पर पायनियर का काम उग्रता द्वारा किया गया था।
एक बीम की टॉर्सनल कठोरता इसके क्रॉस सेक्शनल आकार से बहुत प्रभावित होती है।खुले वर्गों के लिए, जैसे कि I सेक्शन, वार करने वाले विक्षेपण होते हैं, जो कि प्रतिबंधित हो जाते हैं, जो कि टॉर्सनल कठोरता को बहुत बढ़ाते हैं।[5]
यह भी देखें
- हवादार अंक
- बीम इंजन
- निर्माण कोड
- ब्रैकट
- शास्त्रीय यांत्रिकी
- विक्षेपण (इंजीनियरिंग)
- लोच (भौतिकी) और प्लास्टिसिटी (भौतिकी)
- यूलर -बर्नौली बीम थ्योरी
- संरचनात्मक यांत्रिकी में परिमित तत्व विधि
- आनमनी मापांक
- मुफ्त शरीर आरेख
- प्रभाव रेखा
- सामग्री विज्ञान और सामग्री की ताकत
- क्षण (भौतिकी)
- पिज़ोन अनुपात
- पोस्ट और सरदल
- कतरनी ताकत
- स्थिति-विज्ञान और स्टेटिकली अनिश्चित
- तनाव (यांत्रिकी) और तनाव (सामग्री विज्ञान)
- पतली-शेल संरचना
- टिम्बर फ्रेमिंग
- ट्रस
- परम तन्य शक्ति और हुक का कानून
- उपज (इंजीनियरिंग)
संदर्भ
- ↑ "Beam" def. 1. Whitney, William Dwight, and Benjamin E. Smith. The Century dictionary and cyclopedia. vol, 1. New York: Century Co., 1901. 487. Print.
- ↑ Ching, Frank. A visual dictionary of architecture. New York: Van Nostrand Reinhold, 1995. 8–9. Print.
- ↑ The American Architect and Building News, Vol XXIII. Boston: James R. Osgood & Co. 1888. p. 159.
- ↑ Ramsay, Angus. "NAFEMS Benchmark Challenge Number 7" (PDF). ramsay-maunder.co.uk. Retrieved 7 May 2017.
- ↑ Ramsay, Angus. "The Influence and Modelling of Warping Restraint on Beams". ramsay-maunder.co.uk. Retrieved 7 May 2017.
आगे की पढाई
- Popov, Egor P. (1968). Introduction to mechanics of solids. Prentice-Hall. ISBN 978-0-13-726159-8.
बाहरी कड़ियाँ
- American Wood Council: Free Download Library Wood Construction Data
- Introduction to Structural Design, U. Virginia Dept. Architecture
- Glossary
- Course Sampler Lectures, Projects, Tests
- Beams and Bending review points (follow using next buttons)
- Structural Behavior and Design Approaches lectures (follow using next buttons)
- U. Wisconsin–Stout, Strength of Materials online lectures, problems, tests/solutions, links, software
- Beams I – Shear Forces and Bending Moments
