Tại sao nó không khôn ngoan để chọn chùm ngang hình trụ

Tôi nghe nói rằng thật không khôn ngoan khi chọn chùm ngang hình trụ. Câu hỏi của tôi là tại sao?

Độ mạnh của chùm ngang được xác định dựa trên một đặc tính gọi là mô đun tiết diện . Hình dạng có nhiều vật liệu phân bố gần đỉnh và đáy có mô đun tiết diện cao hơn. Đây là lý do tại sao dầm hình chữ I hoặc hình chữ nhật cao là lựa chọn phổ biến. Mặt khác, hình dạng tròn có hầu hết các vật liệu của chúng tập trung xung quanh trung tâm của hình dạng, và rất ít ở phía trên và phía dưới, vì vậy chúng không tạo ra các chùm rất mạnh. Điều đó có nghĩa là một chùm tròn sẽ cần nhiều vật liệu hơn để đạt được sức mạnh tương đương với chùm có hình dạng cao hơn.

Bạn có thể thấy điều này bằng trực giác nếu bạn lấy một cây thước hoặc mảnh vật liệu mỏng khác mà bạn có sẵn và cố gắng uốn cong nó. Bạn sẽ nhận thấy rằng theo hướng phẳng, nó rất yếu và dễ uốn cong. Theo hướng rộng, nó khá mạnh. Mặc dù mảnh vật liệu có cùng kích thước, nhưng có nhiều vật liệu ở phía trên và phía dưới làm cho nó mạnh hơn.

Lý do cho điều này không quá khó hiểu, khi một chùm tia uốn cong, nó không thể giữ thẳng hoàn toàn. Để tạo thành một đường cong, nó phải thay đổi hình dạng một chút. Phần trên cùng của nó bị nén (đẩy vào trong) và phần dưới cùng chịu một lực căng (bị kéo ra.) Khi bạn di chuyển đến gần trung tâm, sẽ có ít căng thẳng hơn của từng loại. Trong thực tế, khi bạn đến giữa, chùm tia không bị kéo ra hoặc đẩy vào nhau, nó được gọi là 'trục trung tính'. Vì vậy, đỉnh và đáy phải mạnh mẽ để chống lại sự nén và căng, nhưng trung tâm chỉ phải đủ mạnh để giữ mọi thứ gắn liền.

Nếu bạn thực sự muốn sử dụng hình dạng hình trụ cho chùm ngang (có thể vì lý do trực quan hoặc sức cản của gió), một ống tròn sẽ hiệu quả hơn một hình trụ đặc, bởi vì nó có ít vật liệu hơn quanh trục trung tính. Nó vẫn không hiệu quả như một ống hình chữ nhật hoặc hình dạng cấu trúc truyền thống.

Một chùm hình trụ có lẽ không phải là chùm tốt nhất cho tình huống nhất định. Điều này không có nghĩa là không có tình huống cụ thể trong đó chùm tia hình trụ sẽ hữu ích.

Ưu

• Có thể chống lại cùng tải theo bất kỳ hướng hoặc sự kết hợp của các hướng. Nó mạnh theo hướng ngang như hướng dọc.
• Không cần phải lo lắng hoặc kiểm tra trạng thái giới hạn Buckal Torsional Buckling (LTB).
• Hoạt động tốt như cột dầm (khoảnh khắc và tải trọng trục với nhau).
• Hình dạng tròn có thể có diện tích bề mặt ít hơn các hình dạng khác khi xem xét những thứ như khu vực sơn hoặc tích tụ băng.

Nhược điểm

• Không hiệu quả (trọng lượng vật liệu trên mỗi cường độ) như hình chữ I cho tải chỉ theo một hướng.
• Các phần có thể khó tìm hoặc tốn kém hơn các hình dạng phổ biến hơn.
• Các kết nối ở cuối và với các thành viên khác đến từ bên cạnh phức tạp hơn.
• Chất làm cứng dưới các khu vực có tải trọng tập trung khó thiết kế và chế tạo hơn.

Trừ khi một trong những vật phẩm trong danh sách "Ưu điểm" vượt xa "Nhược điểm", một chùm hình trụ có lẽ không phải là lựa chọn tốt nhất.

Việc sử dụng chùm ngang hình trụ là không khôn ngoan ở chỗ nó có thêm trọng lượng mà không tăng thêm sức mạnh. Vì vậy, bạn đang trả tiền cho vật liệu không cần thiết là không khôn ngoan, trừ khi mối quan tâm thẩm mỹ yêu cầu sử dụng hình dạng hình trụ. Tải trọng bên khác thường có thể làm cho việc sử dụng chùm tia hình trụ trở thành một lựa chọn nhưng các lực đó thường được xử lý với các thành phần thiết kế khác.