Co to jest dwuteownik?

Pamiętam, że pod koniec drugiego roku instytutu wraz z przyjaciółmi pojechaliśmy na praktyki do miasta Dniepropietrowsk. Wśród innych przyjemności tego miasta znajduje się plaża na Wyspie Komsomolskiej (obecnie wyspa ta nazywa się po staremu Monastyrskim). Dniepr, ciepły piasek, dziewczyny, lekkie wino – wszystko sprzyjało odpustowi łaski. Po raz kolejny po kąpieli położyłem się do opalania i nie mając nic do roboty zacząłem patrzeć na kratownice słynnego mostu Merefo-Chersoń, którego kilka filarów znajdowało się na pobliskiej wyspie.

I wtedy po raz pierwszy poczułem się jak inżynier. Nie tylko podziwiałem przęsło idące przez Dniepr, ale po raz pierwszy jasno zrozumiałem, dlaczego zostało zrobione tak, a nie inaczej. Piękny most stał się dla mnie jeszcze piękniejszy, za co od razu podziękowałem nauce o „odporności materiałów", wytrzymałości materiałów, o której niezrozumiałości krąży tyle studenckich legend. Od razu zauważę, że legendy są fałszywe. Jak wszystko, co opiera się na matematyce, sopromat jest logiczny i zrozumiały w znacznie większym stopniu niż wiele innych nauk, którymi byliśmy i jesteśmy traktowani.

Nie twierdzę, że ta nauka jest niezwykle użyteczna. Aby nie iść daleko na przykład, opowiem ci o zwykłej belce dwuteowej, którą można znaleźć wszędzie. Kształt belki dwuteowej to szyny kolejowe i belki nośne w domach i mostach. Dwuteownik to jeden z najpopularniejszych walcowanych profili stalowych.

Skąd wzięła się nazwa „podwójna koszulka”? „Taurus” to po łacinie „byk”. T-beam, rogaty jak byk, ma kształt litery P średnicy, a dwuteownik ma kształt litery H i „rogów” w obu kierunkach, jakby spotkały się dwa byki.

Tak niezwykły profil nie został wybrany na próżno. Faktem jest, że zgodnie z obliczeniami, gdy zginana jest stała belka, naprężenia w jej materiale rozkładają się wzdłuż osi środkowej. Wielkość napięcia jest proporcjonalna do odległości od tej osi. Im bliżej centralnej osi belki, tym naprężenie ścinające jest mniejsze. Dlatego ekonomicznie korzystne jest po prostu usunięcie tej części belki, która przenosi bardzo małe obciążenie lub w ogóle nie jest obciążona. Co zostało zrobione. Belki dwuteowe ze stali miękkiej są produkowane w ogromnych ilościach iw szerokiej gamie rozmiarów. Produkcja belki dwuteowej wymaga prawie połowy ilości metalu. Jednocześnie taka belka jest prawie siedmiokrotnie mocniejsza i ma ponad 30 razy większą sztywność niż belka kwadratowa.

Jak widać, znajomość wytrzymałości materiałów pozwala nam poprawnie obliczyć wytrzymałość dowolnych konstrukcji i uniknąć w miarę możliwości nadmiernego wydatkowania materiałów.