22.1 : Сдвиг на горизонтальной грани балочного элемента

Чтобы понять сдвиг на плоской стороне призматического балочного элемента, рассмотрим вертикальные и горизонтальные поперечные силы, а также нормальные силы, действующие на элемент. Рассмотрены верхняя (U) и нижняя (L) секции элемента, разделенные нейтральной осью балки. Равновесие этих сил определяется применением уравнения равновесия, которое помогает определить горизонтальную поперечную силу. Эта сила напрямую связана с изгибающими моментами и первым моментом инерции поперечного сечения. Анализ дает стабильные результаты независимо от того, исследуется ли верхняя или нижняя часть балки, поскольку поперечные силы равны по величине, но противоположны по направлению.

Важно отметить, что первый момент сечения балки ниже определенной линии такой же, как и первый момент сечения над ней, как по величине, так и по направлению. Этот первый момент достигает максимума на нейтральной оси балки. Здесь сечения выше нейтральной оси вносят положительный вклад в расчет горизонтальных поперечных сил, а сечения нижеотрицательный. Расчет сдвигового потока предполагает деление горизонтального сдвига на длину балочного элемента. Понимание этого процесса крайне важно для получения полного представления о том, как сдвиг действует в горизонтальной плоскости внутри балки, что имеет решающее значение для оценки структурной целостности и требований к конструкции элементов балки в инженерных проектах.