Прогиб и выпуклость балки: деформация при нагрузке в строительстве и судостроении. Объяснение терминов, причины и последствия для прочности конструкции.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Формы деформации балки при приложении нагрузки. В механике твердого тела, строительной механике и судостроении термины "выгиб вверх" и "прогиб" описывают форму, которую принимает балка или подобный длинный объект под воздействием нагрузки. Выгиб вверх характеризуется искривлением балки вверх в средней части, а прогиб – искривлением вниз.
Shapes a beam deforms into when loads are applied
In solid mechanics, structural engineering, and shipbuilding, hogging and sagging describe the shape that a beam or similar long object will deform into when loading is applied. Hogging describes a beam that curves upwards in the middle, and sagging describes a beam that curves downwards.
Динамическое напряжение
Загибание – это напряжение, испытываемое корпусом или килем судна, вызывающее изгиб центра или киля вверх. Прогиб – это напряжение, которому подвергается корпус или киль судна, когда длина волны соответствует длине судна, и судно находится в впадине между двумя волнами. Это приводит к небольшому прогибу средней части судна вниз, и в зависимости от степени изгиба может вызвать разрушение или трещины корпуса. Прогиб или динамическое загибание могли стать причиной гибели танкера "Престиж" у берегов Испании 19 ноября 2002 года. Потеря контейнеровоза MOL Comfort у берегов Йемена в 2013 году была связана с загибанием. Последующие судебные иски возлагали вину за дефекты конструкции на судостроителя.
Hogging is the stress a ship's hull or keel experiences that causes the center or the keel to bend upward. Sagging is the stress a ship's hull or keel is placed under when a wave is the same length as the ship and the ship is in the trough of two waves. This causes the middle of the ship to bend down slightly, and depending on the level of bend, may cause the hull to snap or crack. Sagging or dynamic hogging may have been what sank the Prestige off Spain on 19 November 2002. The 2013 loss of container ship MOL Comfort off the coast of Yemen was attributed to hogging. Subsequent lawsuits blamed the shipbuilder for design flaws.
Временные стрессы
Хоггинг, или "хог", также относится к полупостоянному изгибу киля, особенно на судах с деревянным корпусом, вызванному со временем тем, что средняя часть судна обладает большей плавучестью, чем нос или корма. К началу ремонта в 1992 году у "Конституции" наблюдался прогиб киля более чем на 33 см. Килевые блоки в сухом доке были установлены специально для поддержки этого изгиба. В течение трех лет, проведенных в сухом доке, центральные килевые блоки постепенно укорачивались, позволяя килю выпрямиться. Кроме того, были восстановлены диагональные стринги, предусмотренные в первоначальной конструкции для противодействия хоггингу, которые были удалены при более ранней модернизации. У "Констелляции", судна сопоставимых размеров, до модернизации в середине 1990-х годов прогиб киля составлял 91 см (36 дюймов).
Hogging, or "hog", also refers to the semi permanent bend in the keel, especially in wooden hulled ships, caused over time by the ship's center's being more buoyant than the bow or stern. At the beginning of her 1992 refit, Constitution had over 13 inches (33 cm) of hog. The keel blocks in the drydock were set up especially to support this curve. During her three years in drydock, the center keel blocks were gradually shortened, allowing the hog to settle out. Additionally, the diagonal riders specified in her original design to resist hogging, which had been removed in an earlier refit, were restored. The similar sized Constellation had 36 inches (91 cm) of hog before refitting in the mid 1990s.
Погрузка груза
Во время погрузки и разгрузки груза суда прогибаются или киляются (hogging или sagging) из-за распределения веса в различных трюмах и танках на борту. Максимальное количество груза, которое может принять судно, часто зависит от того, погружена ли его ватерлиния Плимсолла или нет. Следовательно, прогиб может уменьшить его фактическую грузоподъемность – особенно если его грузовая линия уже достигнута преждевременно из-за прогиба. Это учитывается при расчете груза путем применения так называемого "среднего осадки в 3/4". Этот метод также называется "коррекцией среднего осадки на две трети", которая непосредственно выводится из первого правила Симпсона.
During loading and discharging cargo, ships bend (hog or sag) due to the distribution of the weights in the various holds and tanks on board. The maximum amount of cargo that a vessel can load often depends on whether her Plimsoll mark is submerged or not. Therefore, sagging can reduce her effective cargo capacity – especially if her loadline has already been reached prematurely due to the sag. This is taken into account when calculating cargo, by applying what is called a "3/4 mean draft". This method is also called the "two thirds mean correction", directly derived from Simpson's first rule.
Структурные балки
В строительстве прогиб балок называется "прогибом" (или "отклонением"). Величина прогиба варьируется в зависимости от жесткости балки, пролета между опорами и нагрузки, которую она выдерживает. Прогиб – распространенная проблема в старых домах.
In building construction, the sagging of beams is called "deflection". The amount of deflection varies in accordance with the beam's stiffness, the span between supports, and the load it carries. Sagging is a common problem in older houses.