Obsah
Vzpěr je matematická vlastnost, která popisuje vliv nadměrného napětí nebo tlaku na strukturu. To nastane se zvýšením napětí, působit strukturu už ne udržovat rovnováhu. Konečným výsledkem deformace je obvykle strukturální kolaps, ale může nastat několik různých typů deformací.
Nepružný vzpěr
Nepružné vybočení se vyskytuje u objektů, jako je sloupec mezilehlé délky a vyrobený z pevného materiálu. K tomuto vybočení dochází, když tlakové zatížení na předmětu překračuje proporcionální limity materiálů (tj. Pevnost a tuhost). Nekonečné vzpěry lze identifikovat pomocí objektů, které se deformují v důsledku nadměrné síly. Například sloupec prochází procesem nazývaným hnětení, ve kterém se střed hřbetu ohýbá nad normální sílu.
Pružný vzpěr
Pružné vzpěry se vyskytují v dlouhých sloupcích, které jsou jednoduše podepřeny. Je to podobné nepružnému vzpěru, ve kterém jsou základní vlastnosti sloupu, pevnost a tuhost stejné, ale konečný výsledek je zcela odlišný. Elastické vybočení způsobí, že kolona nebo předmět se stanou malformovanými, ale v závažnější formě než neelastické vzpěry. I když se zdá, že nepružný vzpěr vytváří "klečící" efekt, pružné vzpěru vytváří zcela zakřivený vzhled objektu.
Kritické zatížení
Kritické zatížení je rozhodující číslo pro všechny matematické definice vzpěr. Kritické zatížení je zátěž, na kterou napětí narůstá, než může sloup (nebo předmět) vydržet. Každé zatížení nad kritickou zátěží způsobí vzpěr. Kritické zatížení lze vypočítat pomocí několika různých vzorců. Takto lze vypočítat hmotnostní limity na mostech a silnicích. Výpočet tohoto hmotnostního limitu je nezbytný v průběhu projektu.
Projekty pro vzpěr
Existuje několik způsobů, jak matematicky definovat vzpěr. Každá teorie definuje jak elastický nebo neelastický vzpěr nastane. Každý vzorec má poněkud odlišný výsledek. Například Eulerova rovnice popisuje elastickou deformaci. Shanleyova teorie popisuje křivku pružné deformace, zatímco model zatížení tangentu modulem popisuje dolní mez velikosti síly, která má dojít k deformaci. Eulerův model popisuje absolutní sílu, kterou může sloupec přijmout nebo horní hranici vzdálenější. Většina designérů upřednostňuje model zatížení tangent-module, aby jejich projekty zůstaly bezpečné.
Aplikace v reálném světě
Kromě použití kritického zatížení pro definování hmotnostních limitů pro mosty, všechny budovy vyžadují, aby maximální zatížení sloupů bylo podepřeno tak, aby na ně střecha nespadla. To by nastalo, když nosné sloupy dosáhly svého kritického zatížení. Ve skutečnosti, mnoho objektů v reálném světě závisí na účincích kritického vzpěrového zatížení, všichni od takzvaných kol kola (který být nezbytně dlouhý sloup zkroucený a držel na místě bleskem) pro mosty a silnice, které cyklisté používají.