Tubus quadratus contra tubum rectangularem, quae forma est magis durabilis?
Differentia effectus intertubus rectangulusettubus quadratusIn applicationibus ingeniariis, haec res plene analysanda est ex multis perspectivis mechanicis, ut puta robore, rigiditate, stabilitate, et capacitate ferenda.
1. Robur (resistentia flexionis et torsionis)
Robur flexionis:
Tubus rectangulus: Cum oneri flexionis secundum latus longum (directionem altitudinis) subiectus est, momentum inertiae sectionis maius est, et resistentia flexionis significanter melior est quam tubi quadrati.
Exempli gratia, vis flexionis tubi rectangularis 100×50mm in directione lateris longiori maior est quam tubi quadrati 75×75mm.
Tubus quadratus: Momentum inertiae idem est in omnibus directionibus, et effectus flexionis symmetricus est, sed valor eius plerumque minor est quam valor directionis lateris longi tubi rectanguli sub eadem area sectionis transversalis.
Conclusio: Si directio oneris clara est (velut structura trabis), tubus rectangulus melior est; si directio oneris variabilis est, tubus quadratus aequilibratior est.
Robur torsionis:
Constans torsionis tubi quadrati maior est, distributio tensionis torsionis aequabilior, et resistentia torsionis melior est quam tubi rectanguli. Exempli gratia, resistentia torsionis tubi quadrati 75×75mm significanter fortior est quam tubi rectanguli 100×50mm.
Conclusio: Cum onus torsionale dominatur (ut in axe transmissionis), tubi quadrati meliores sunt.
2. Rigiditas (facultas contra deformationem)
Rigiditas flexionis:
Rigiditas momento inertiae proportionalis est. Tubi rectangulares maiorem rigiditatem in directione lateris longi habent, quod aptum est iis quae deflexionem unidirectionalem resistere debent (ut trabes pontium).
Tubi quadrati rigiditatem bidirectionalem symmetricam habent et oneribus multidirectionalibus (ut columnae) apti sunt.
Conclusio: Requisita rigiditatis a directione oneris pendent. Tubos rectangulares pro oneribus unidirectionalibus elige; tubos quadratos pro oneribus bidirectionalibus elige.
3. Stabilitas (resistentia flexionis)
Flexio localis:
Tubi rectangulares plerumque maiorem rationem latitudinis ad crassitudinem habent, et partes tenuibus parietibus magis obnoxiae sunt ad curvaturam localem, praesertim sub oneribus compressionis vel scissionis.
Tubi quadrati propter sectionem transversalem symmetricam meliorem stabilitatem localem habent.
Flexio generalis (flexio Euleri):
Onus flexionis (vel "deformationis") ad minimum radium gyrationis sectionis transversalis refertur. Radius gyrationis tuborum quadratorum in omnibus directionibus idem est, dum radius gyrationis tuborum rectangularium in directione lateris brevis minor est, quod eos ad flexionem (vel "deformationem") magis pronos reddit.
Conclusio: Tubi quadrati pro membris compressivis (velut columnis) praeferuntur; si directio lateris longiori tubi rectangularis cohibetur, id consilio compensari potest.
4. Capacitas ferendi (oneribus axialibus et coniunctis)
Compressio axialis:
Capacitas ferendi cum area sectionis transversalis et ratione gracilitatis coniungitur. Sub eadem area sectionis transversalis, tubi quadrati maiorem capacitatem ferendi habent propter maiorem radium conversionis.
Onus coniunctum (compressio et flexio coniunctae):
Tubi rectanguli commodum dispositionis optimae capere possunt cum directio momenti flectoris manifesta est (velut onus verticale in latere longo); tubi quadrati apti sunt momentis flectoriis bidirectionalibus.
5. Aliae causae
Usus materiae:
Tubi rectangulares efficaciores sunt et materiam servant cum flexui unidirectionali subiciuntur; tubi quadrati sub oneribus multidirectionalibus oeconomiciores sunt.
Commoditas connexionis:
Propter symmetriam tuborum quadratorum, nexus nodorum (velut soldadura et clavi) simpliciores sunt; tubi rectanguli directionalitatem considerare debent.
Scenaria applicationis:
Tubi rectangulares: trabes aedificiorum, brachia gruum, chassis vehiculorum (directio oneris clara).
Tubi quadrati: columnae aedificiorum, trabes spatiales, structurae mechanicae (oneres multidirectionales).
Tempus publicationis: XXVIII Maii, MMXXXV
