Types of Beam & Loading

What are different types of beam?

बीम के कितने प्रकार हैं?

जब किसी beam को लोड किया जाता है, तो कभी-कभी यह विफल हो जाता है नीचे की ओर झुक जाता है। झुकने की सीमा, types of beam, बीम की लंबाई, बीम पदार्थ की elasticity और types of loading पर निर्भर करती है।

Beam

बीम

एक बीम, engineering में प्रयुक्त होने वाला structural member होता है जिसे  vertical load को ढोने के लिए horizontal में रखा जाता है।

एक बीम पर bending moment कार्य करता है। इसलिए बीम में विकसित stress मुख्य रूप से bending stress होता है।

सामान्यतः types of beam निम्न छः प्रकार के होते हैं –

  1. कैंटिलीवर बीम ( Cantilever beam )।
  2. प्रॉप कैंटिलीवर ( Prop Cantilever )।
  3. सिम्पली सपोर्टेड बीम ( Simply supported beam )।
  4. ओवरहैंगिंग बीम ( Overhanging beam )।
  5. दृढ़ स्थिर या अंतर्निर्मित बीम ( Rigidly fixed or built-in beam )।
  6. सतत बीम ( Continuous beam )।

इनका विवरण जानने के लिए निम्न चित्र पर गौर करें –

TYPES OF BEAM
100201 TYPES OF BEAM

Cantilever beam

कैंटिलीवर बीम

जिस बीम का एक सिरा दृढ़ स्थिर होता है और दूसरा सिरा मुक्त होता है उसे cantilever beam कहते हैं।

  • Cantilever beam को चित्र ( A ) में दिखाया गया है।

Prop Cantilever beam

प्रॉप कैंटिलीवर बीम

जिस बीम का एक सिरा दृढ़ स्थिर होता है और दूसरा सिरा समर्थन ( support ) पर टिका होता है उसे  prop cantilever beam कहा जाता है।

  • Prop cantilever beam को चित्र ( B ) में दिखाया गया है।
  • मुक्त सिरे पर स्थित समर्थन को prop कहा जाता है।

Simply supported beam

सिम्पली सपोर्टेड बीम

जिस बीम के दोनों सिरे, दीवारों या स्तंभों पर स्वतंत्र रूप से समर्थित होते हैं उसे एक  simply supported beam कहा जाता है।

  • Simply supported beam को चित्र ( C ) में दिखाया गया है।

Overhauling beam

ओवरहैंगिंग बीम

जिस बीम का एक सिरा स्थिर ( fixed ) होता है या दीवारों पर टिका होता है और दूसरे सिरे का एक हिस्सा एक कैंटिलीवर के रूप में समर्थन ( support ) से आगे फैला होता है, उसे एक  overhanging beam कहा जाता है।

  • Overhanging beam को चित्र ( D ) में दिखाया गया है।
  • इस बीम का एक सिरा या दोनों सिरा आगे की और overhang हो सकता है। इस तरह इसके दो प्रकार हैं –
  1. Overhang cantilever beam – इसका एक सिरा दृढ स्थिर ( fixed ) और दूसरा सिरा overhang होता है।
  2. Overhang simply supported beam – इसके दोनों सिरे overhang होते हैं।

Rigidly fixed or built in beam

दृढ़ स्थिर या अंतर्निर्मित बीम

जिस बीम के दोनों सिरों को मजबूती से स्थिर ( fixed ) कर दिया जाता है या दीवारों में चुनवा दिया जाता है, उसे Rigidly fixed or built-in beam कहा जाता है।

  • Rigidly fixed beam को चित्र ( E ) में दिखाया गया है।

Continuous beams

सतत बीम

जिस बीम को दो से अधिक समर्थनों पर समर्थित किया जाता है उसे एक continuous beam कहा जाता है।

  • Continuous beam को चित्र ( F ) में दिखाया गया है।
  • अतः यह स्पस्ट होता है कि, एक सतत बीम, एक ओवरहैंगिंग बीम भी हो सकता है।

Types of loading

लदान के प्रकार

एक बीम को निम्न प्रकार के लोड से लदाई किया जा सकता है –

  1. ऊर्ध्वाधर पॉइंट लोड ( Vertical point load )।
  2. झुका हुआ पॉइंट लोड ( Inclined point load )।
  3. समान रूप से वितरित लोड ( Uniformly distributed load )।
  4. समान रूप से बदलता लोड ( Uniformly varying load )।
  5. बल युग्म की लदाई ( Loading of couple )।
  6. ब्रैकेट पर पॉइंट लोडिंग ( Point loading on bracket )।

इनका विवरण जानने के लिए निम्न चित्र पर गौर करें –

TYPES OF LOADING
100202 TYPES OF LOADING

Vertical point load

ऊर्ध्वाधर पॉइंट लोड

जब बीम के किसी एक बिंदु पर लगने वाला भार जो बीम के अक्ष के लंबवत लगता है, उसे vertical point load कहा जाता है।

  • Point load को चित्र ( A ) में दिखाया गया है।
  • वास्तव में, किसी भार को एक बिंदु पर लदाई करना संभव नहीं होता है, क्योंकि किसी भी भार का संपर्क क्षेत्र ( contact area ) होता है, परन्तु बीम की लंबाई की तुलना में इसका मान बहुत कम होने के कारण इसे उपेक्षित ( neglect ) करते हैं।

Inclined point load

झुका हुआ पॉइंट लोड

जब लोड की क्रिया रेखा ऊर्ध्वाधर न होकर बीम के क्षैतिज अक्ष के साथ एक कोण बनाती है, तो ऐसे भार को एक inclined point load कहा जाता है।

  • Inclined point load को चित्र ( B ) में दिखाया गया है।
  • झुके हुए पॉइंट लोड को बीम अक्ष के लंबवत और सामानांतर घटकों में विघटित किया जा सकता है।
  • बीम अक्ष का लंबवत घटक, बीम में shear force और bending moment का कारण बनता है।
  • बीम अक्ष का सामानांतर घटक, axial stress उत्पन्न करता है जो बीम को खींचता ( pull ) या धक्का ( push ) देता है।
  • अतः, अक्षीय प्रतिबल को दूर करने के लिए बीम का एक सिरा या तो समर्थित होता है या रोलर्स पर टिका होता है।

Uniformly distributed load

समान रूप से वितरित लोड

वह लोड जो बीम की लंबाई में इस तरह फैला होता है कि प्रत्येक इकाई लंबाई में भार का मान एक सामान होता है, तो ऐसे लोड को uniformly distributed load कहा जाता है।

  • Uniformly distributed load को चित्र ( C ) में दिखाया गया है।
  • गणना के लिए कुल भार को, लोड आकृति के centre of gravity पर केंद्रित माना जाता है। इसे संक्षेप में ( UDL ) कहा जाता है।

Uniformly varying load

समान रूप से बदलता लोड

जब बीम की लंबाई लोड इस तरह फैला हुआ होता है कि उसका मान, इकाई लंबाई पर समान रूप से बढ़ता या घटता है, तो ऐसे लोड को uniformly varying load कहा जाता है।

  • Uniformly varying load को चित्र  ( D ) में दिखाया गया है।
  • कभी-कभी बीम के एक सिरे पर लोड शून्य होकर दूसरे सिरे की ओर समान रूप से बढ़ता जाता है। इस तरह के लोड को triangular load कहा जाता है।
  • गणना के लिए कुल भार को, लोड आकृति के centre of gravity पर केंद्रित माना जाता है। इसे संक्षेप में ( UVL ) कहा जाता है।

Loading of couple

बल युग्म की लदाई

कभी-कभी एक बीम को एक  couple के साथ लोड किया जाता है।

  • Couple लोड किये गए बीम को चित्र ( E ) में दिखाया गया है।
  • एक बल युग्म की लदाई, बीम पर मौजूद अन्य vertical loads को प्रभावित नहीं करता है।
  • बीम के support reactions की गणना करते समय इस बल युग्म के मान पर विचार किया जाता है।

Point loading on bracket

ब्रैकेट पर पॉइंट लोडिंग

कभी-कभी किसी विशेष कारण से लोड को सीधे बीम पर नहीं रखकर एक एल -ब्रैकेट ( ‘L’ bracket ) पर रखा जाता है। इसे point loading on ब्रैकेट कहा जाता है।

  • ब्रैकेट पर point load को चित्र ( F ) में दिखाया गया है।
  • यदि ब्रैकेट की लम्बाई ( l ) और vertical load का मान ( W ) है तो इसे दो प्रकार के लोड का संयोजन माना जाता है –
  1. एक बल युग्म जिसका मान ( W l ) के बराबर होता है।
  2. एक पॉइंट लोड जिसका मान ( W ) होता है।

दोनों लोड का क्रिया बिंदु, बीम के साथ ब्रैकेट के लगाव बिंदु को माना जाता है।