아이빔

이 아이빔은 집의 1층을 지탱하는 데 사용됩니다.

I빔(Universal Column, UC의 경우), w빔(wide flange의 경우), 유니버설빔(UB), 압연강조이스트(RSJ), 또는 더블T(특히 폴란드어, 불가리아어, 스페인어, 이탈리아어 및 독일어)라고도 하는 I빔은 단면이 H자형인 빔입니다.I의 수평 요소는 플랜지이며 수직 요소는 "웹"입니다.아이빔은 보통 구조용 강철로 만들어지며 건설과 토목 공사에 사용된다.

웹은 전단력에 저항하는 반면 플랜지는 빔에 의해 경험되는 대부분의 굽힘 모멘트에 저항합니다.오일러-베르누이 빔 방정식은 I자형 단면이 웹 평면에서 굽힘 하중과 전단 하중을 모두 운반하는 데 매우 효율적인 형태임을 보여줍니다.한편 단면은 횡단방향의 용량이 작아 반송 비틀림 효율이 낮아 중공구조 단면이 선호되는 경우가 많다.

역사

하나의 강철 조각에서 압연된 아이빔의 제조 방법은 1849년 ^[1]포르주 드 라 프로방스 회사의 알폰스 할보가 특허를 취득했습니다.

베들레헴 철강은 20세기 ^[2]중반 미국 교량 및 초고층 건축 공사의 다양한 단면의 압연 구조용 강철의 선도적인 공급업체였다.오늘날 이러한 작업에서 압연 단면은 가공 단면에 의해 부분적으로 대체되었다.

개요

I빔의 전형적인 단면입니다.

표준 I-빔 형태에는 다음 두 가지가 있습니다.

열간 압연, 냉간 압연 또는 압출(재질에 따라 다름)에 의해 형성되는 압연 I빔.
용접(또는 볼트 또는 리벳) 플레이트로 형성된 플레이트 거더.

I빔은 일반적으로 구조용 강철로 제조되지만 알루미늄 또는 기타 재료로 형성될 수도 있습니다.I빔의 일반적인 유형은 롤드 스틸 조이스(RSJ)로, 때로는 철근 조이스터로 잘못 표현되기도 합니다.영국 및 유럽 표준에는 유니버설 빔(UB)과 유니버설 칼럼(UCS)도 명시되어 있습니다.현재 영국에서 거의 압연되지 않는 다양한 두께의 RSJ 플랜지와는 달리 이러한 섹션은 평행 플랜지를 가지고 있다.병렬 플랜지는 연결하기 쉽고 테이퍼링 와셔가 필요하지 않습니다.UC는 폭과 깊이가 같거나 거의 같으며 다층 구조의 기둥과 같은 축방향 하중을 전달하기 위해 수직방향으로 방향을 잡는 데 더 적합하며, 폭보다 훨씬 깊은 UB는 바닥의 빔 요소와 같은 굽힘 하중을 전달하는데 더 적합합니다.

I-joists(I-joists: 섬유판 및/또는 라미네이트 베니어 목재)는 견고한 목조보다 가볍고 휘어지기 쉽기 때문에 건축, 특히 주택에서 점점 더 인기를 얻고 있습니다.그러나, 보호되지 않을 경우 화재로 인해 급격히 힘이 손실되는 것에 대한 우려가 있었다.

설계.

비틀림 모드에서 진동하는 I빔의 그림.

아이빔은 건설업계에서 널리 사용되고 있으며 다양한 표준 사이즈로 구입할 수 있습니다.주어진 부하에 적합한 강철 I-빔 크기를 쉽게 선택할 수 있는 테이블을 사용할 수 있습니다.I빔은 보와 기둥으로 모두 사용할 수 있습니다.

I빔은 단독으로 사용하거나 다른 재료(일반적으로 콘크리트)와 복합적으로 작용할 수 있습니다.설계는 다음 기준 중 하나에 의해 규제될 수 있다.

편향: 변형을 최소화하기 위해 I빔의 강성이 선택됩니다.
진동: 특히 사무실이나 도서관 등 진동에 민감한 환경에서 허용할 수 없는 진동을 방지하기 위해 강성과 질량을 선택합니다.
굴곡에 의한 굽힘 파괴: 단면의 응력이 항복 응력을 초과하는 경우
횡방향 비틀림 좌굴에 의한 굽힘 실패: 압축 시 플랜지가 옆으로 비틀리는 경향이 있거나 전체 단면이 비틀리는 경우
국소 좌굴에 의한 굽힘 파괴: 플랜지 또는 웹이 국소적으로 버클될 정도로 가늘다.
국소 수율: 빔의 지지점과 같은 집중된 하중에 의해 발생
전단 고장: 웹이 고장나는 지점.가늘고 긴 거미줄은 좌굴에 의해 장력장 작용이라고 불리는 현상으로 파문을 일으키지만 전단 파괴는 플랜지의 강성에 의해서도 저항된다.
예를 들어 I빔의 웹에 안정성을 제공하는 데 사용되는 보강재의 좌굴 또는 항복.

벤딩 설계

굽힘 상태의 빔에서 가장 큰 응력(

\sigma _{xx}

x

\sigma _{xx}

\

style \sigma

_

{x

은 중성축에서 가장 멀리 떨어진 위치에 있습니다.

벤딩 중인 빔은 중성축에서 가장 먼 축 섬유를 따라 높은 응력을 확인합니다.고장을 방지하려면 빔의 대부분의 재료가 이러한 영역에 위치해야 합니다.중성축에 가까운 영역에는 비교적 적은 양의 재료가 필요하다.이 관찰은 I-빔 단면의 기초가 됩니다.중립축은 상대적으로 얇을 수 있고 대부분의 재료가 플랜지에 집중될 수 있는 웹의 중심을 따라 움직입니다.

이상적인 빔은 특정 단면 계수를 달성하는 데 필요한 최소 단면적(따라서 최소 재료 필요)을 가진 빔입니다.단면률은 관성 모멘트의 값에 따라 달라지기 때문에 효율적인 빔은 재료의 대부분을 중성축에서 최대한 멀리 배치해야 한다.중성축에서 주어진 양의 재료가 멀수록 단면 계수도 커지므로 더 큰 굽힘 모멘트를 저항할 수 있습니다.

휘어짐으로 인한 응력에 저항하도록 대칭 I빔을 설계할 때 일반적인 시작점은 필수 단면 계수입니다.허용 응력이 $µ$ 이고_max 최대 예상 굽힘 모멘트가 $M$ 인_max 경우, 필요한 단면 계수는 다음과^[3] 같습니다.

S=cfrac {M_{\mathrm {max}}}{\display_{\mathrm {max}}}=cfrac {I}{c}}}

$여기$ 서 I는 빔 단면의 관성 $모멘트$ 이고 c는 빔 상단에서 중성 축까지의 거리입니다(자세한 내용은 빔 이론 참조).

단면적의 빔의 경우고 높이 h, 이상적인 단면적 거리 .mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{디스플레이:inline-block, vertical-align:-0.5em, font-size:85%;text-align:센터}.mw-parser-output.sfrac .num,.mw-parser-output .sfrac에서 절반의 영역을 가지고 있을 것이다.그 단면적 위 Den{디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}.mw-parser-output.sfrac .den{border-top:1px 고체}.mw-parser-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}h/2고 거리는 단면적 아래 h/2에 다른 반쪽이다.[3]이 단면의 경우

I=magrap {ah^{2}}{4}},\magrap S=magrap {1}{2}}ah

그러나 이러한 이상적인 조건은 결코 달성할 수 없습니다.왜냐하면 좌굴에 대한 저항 등 물리적인 이유로 웹에 재료가 필요하기 때문입니다.와이드 플랜지 빔의 경우 단면 계수는 약

(\displaystyle S\약 0.35ah)

직사각형 보나 원형 보보다 우수합니다.

문제들

I빔은 웹과 평행한 평면에서의 단방향 굽힘에는 뛰어나지만 양방향 굽힘에서는 성능이 좋지 않습니다.또한 이러한 빔은 비틀림에 대한 저항력이 거의 없으며 비틀림 하중을 받을 때 단면적 뒤틀림을 겪습니다.비틀림 방지 문제의 경우 I빔보다 상자 빔 및 기타 유형의 강성 섹션이 우선적으로 사용됩니다.

형상 및 재료(미국)

녹슨 리벳강 I빔

미국에서 가장 일반적으로 언급되는 I-빔은 와이드 플랜지(W) 형태입니다.이러한 보에는 내부 표면이 대부분의 영역에 걸쳐 평행한 플랜지가 있습니다.기타 I빔에는 내부 플랜지 표면이 평행하지 않은 American Standard(S 지정) 형상과 일반적으로 말뚝 기초에 사용되는 H-파일(HP 지정) 형상이 있습니다.일반적으로 이전의 ASTM 등급 A572와 A36을 대체한 등급 ASTM A992에서 ^[4]넓은 테두리 모양을 사용할 수 있다.항복 강도 범위:

A36: 36,000 psi (250 MPa)
A572: 42,000 ~60,000 psi (290 ~410 MPa), 가장 일반적인 50,000 psi (340 MPa)
A588: A572와 유사
A992: 50,000 ~65,000 psi (340 ~450 MPa)

대부분의 철강 제품처럼, I-빔은 종종 재활용된 물질을 포함하고 있다.

표준

I-빔 강철 섹션의 형상 및 공차는 다음과 같이 정의됩니다.

유럽 표준

EN 10024, 열간 압연 테이퍼 플랜지 I 섹션 – 형상 및 치수에 대한 공차.
EN 10034, 구조용 강철 I 및 H 섹션 – 형상 및 치수에 대한 공차.
EN 10162, 냉연강 섹션 – 기술 납품 조건 – 치수 및 단면 공차

AISC 매뉴얼

AISC(American Institute of Steel Construction)는 다양한 형태의 구조물을 설계하기 위한 강철 구조 매뉴얼을 발행합니다.이러한 설계를 만들기 위한 일반적인 접근법인 허용 강도 설계(ASD) 및 하중 및 저항 계수 설계(LRFD)를 문서화합니다(13판부터).

다른.

DIN 1025-5
ASTM A6, American Standard Beams
BS 4-1
IS 808 – 열연강 빔, 기둥, 채널 및 각도 섹션 치수
AS/NZS 3679.1 – 호주 및 뉴질랜드^[5] 표준

명칭 및 용어

와이드 플랜지 아이빔

미국에서 강철 I빔은 일반적으로 빔의 깊이와 무게를 사용하여 지정됩니다.예를 들어 "W10x22" 빔의 깊이는 약 254mm(한 플랜지의 바깥쪽 표면에서 다른 플랜지의 바깥쪽 면까지의 I빔의 공칭 높이)이며 무게는 22파운드/ft(33kg/m)입니다.와이드 플랜지 섹션 빔은 공칭 깊이와 다른 경우가 많습니다.W14 시리즈의 경우는, 22.84 인치(580 mm)^[6]의 깊이가 되는 경우가 있습니다.
캐나다에서 강철 I 빔은 일반적으로 빔의 깊이와 무게를 미터법으로 사용하여 지정됩니다.예를 들어 "W250x33" 빔의 깊이는 약 250밀리미터(9.8인치)이며(한쪽 플랜지의 바깥쪽 표면에서 다른쪽 플랜지의 바깥쪽 면까지 I빔의 높이), 무게는 약 33kg/m(22파운드/ft; 67파운드/^[7]yd)입니다.I-빔은 여전히 많은 캐나다 제조사의 미국 사이즈로 구입할 수 있다.
멕시코에서는 강철 I-빔을 IR이라고 하며 일반적으로 미터법으로 빔의 깊이와 무게를 사용하여 지정됩니다.예를 들어, "IR250x33" 빔의 깊이는 약 250mm(9.8인치)이고(한쪽 플랜지의 바깥쪽 표면에서 다른쪽 플랜지의 바깥쪽 면까지 I빔의 높이), 무게는 약 33kg/m(22lb/^[8]ft)입니다.
인도에서는 I빔이 ISMB, ISJB, ISLB, ISWB로 지정됩니다.ISMB: 인도 표준 중량 빔, ISJB: 인도 표준 주니어 빔, ISLB: 인도 표준 경량 빔, ISWB: 인도 표준 와이드 플랜지 빔.빔은 예를 들어 ISMB 450과 같은 섹션의 깊이를 생략한 각 기준에 따라 지정되며, 여기서 450은 섹션의 깊이(mm)이다.이러한 빔의 치수는 (BIS에 따라)^{[citation needed]} IS:808에 따라 분류됩니다.
영국에서 이러한 강철 섹션은 일반적으로 주요 치수(보통 깊이)-x-소 치수-x-m당 질량-단면 유형으로 구성된 코드로 지정되며, 모든 측정치는 미터법이다.따라서 152x152x23은UC는 깊이 약 152mm(6.0인치) 폭 152mm, 길이 ^[9]약 23kg/m(46lb/yd)의 기둥 단면(UC = 범용 기둥)이다.
호주에서 이러한 강철 단면을 일반적으로 범용 보(UB) 또는 기둥(UC)이라고 합니다.각각에 대한 명칭은 빔의 대략적인 높이, 유형(빔 또는 기둥) 및 단위 미터 레이트로 지정됩니다(예: 460UB67.1은 67.1kg/m(135lb/yd)^[5]의 무게가 나가는 약 460mm(18.1인치) 깊이의 유니버설 빔입니다.

셀룰러 빔

셀룰러 빔은 전통적인 "카스텔레이티드 빔"의 최신 버전으로, 빔이 모단면보다 약 40~60% 더 깊어집니다.정확한 마감 깊이, 셀 직경 및 셀 간격은 유연합니다.셀룰러 빔은 모구간보다 최대 1.5배 강하기 때문에 효율적인 대스판 ^[10]구조를 만들기 위해 사용됩니다.

「」를 참조해 주세요.

캐나다 철강 건설 협회
C빔, 구조채널 또는 PFC(Parallel Flange Channel)라고도 합니다.
DIN 1025 – I빔 세트의 치수, 질량 및 단면 특성을 정의하는 DIN 표준
I-joist
오픈 웹 스틸 조이스팅
철근 콘크리트
스틸 디자인
구조 각도
구조용 강재
티빔
용접 액세스 홀

레퍼런스

^ Thomas Derdak, Jay P. Pederson (1999). International directory of company histories. Vol. 26. St. James Press. p. 82. ISBN 978-1-55862-385-9.
^ The Morning Call (2003). "Forging America: The History of Bethlehem Steel". Morning Call Supplement. Allentown, PA, USA: The Morning Call. A detailed history of the company by journalists of the Morning Call staff.{{cite journal}}: CS1 유지보수: 포스트스크립트(링크)
^ ^a ^b Gere and Timoshenko, 1997년, PWS 출판사, Mechanics of Materials.
^ "ASTM A992?A992M Standard Specification for Structural Steel Shapes". American Society for Testing and Materials. 2006. doi:10.1520/A0992_A0992M-06A.
^ ^a ^b 열간 압연 및 구조용 강철 제품 – 제5판 2013-04-10 Wayback Machine - Onesteel.2015년 12월 18일 취득.
^ 철골구조 AISC 매뉴얼 제14판
^ Handbook of Steel Construction (9th ed.). Canadian Institute of Steel Construction. 2006. ISBN 978-0-88811-124-1.
^ IMCA 철골 구조 매뉴얼, 제5판.
^ "Structural sections" (PDF). Corus Construction & Industrial. Archived from the original (PDF) on 2010-02-15.
^ "Cellular Beams - Kloeckner Metals UK". kloecknermetalsuk.com. Retrieved 13 May 2017.

추가 정보

Ashby, M. F. (2005). Materials Selection in Mechanical Design (3rd ed.). Oxford; Boston: Elsevier Butterworth-Heinemann. ISBN 9780750661683. 8장 섹션 8.4("바닥 지지대: 목재 또는 강철?" 및 8.5("강판의 강성 증가")를 참조하십시오.

외부 링크

[1] Thomas Derdak, Jay P. Pederson (1999). International directory of company histories. Vol. 26. St. James Press. p. 82. ISBN 978-1-55862-385-9.

[MorningCallSupplement2003-2] The Morning Call (2003). "Forging America: The History of Bethlehem Steel". Morning Call Supplement. Allentown, PA, USA: The Morning Call. A detailed history of the company by journalists of the Morning Call staff.{{cite journal}}: CS1 유지보수: 포스트스크립트(링크)

[Gere-3] Gere and Timoshenko, 1997년, PWS 출판사, Mechanics of Materials.

[4] "ASTM A992?A992M Standard Specification for Structural Steel Shapes". American Society for Testing and Materials. 2006. doi:10.1520/A0992_A0992M-06A.

[onesteel-5] 열간 압연 및 구조용 강철 제품 – 제5판 2013-04-10 Wayback Machine - Onesteel.2015년 12월 18일 취득.

[6] 철골구조 AISC 매뉴얼 제14판

[7] Handbook of Steel Construction (9th ed.). Canadian Institute of Steel Construction. 2006. ISBN 978-0-88811-124-1.

[8] IMCA 철골 구조 매뉴얼, 제5판.

[9] "Structural sections" (PDF). Corus Construction & Industrial. Archived from the original (PDF) on 2010-02-15.

[10] "Cellular Beams - Kloeckner Metals UK". kloecknermetalsuk.com. Retrieved 13 May 2017.

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