Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет прогиба балки на двух опорах

Расчет прогиба балки на двух опорах

В этом ИДЗ мы проведём полный расчёт балочки на двух опорах (рис.1) под действием произвольной системы изгибающих моментов, сосредоточенных сил, постоянных и линейно распределённых нагрузок, расположенных в вертикальной плоскости.

Это пособие предназначено для студентов, изучающих курс сопротивления материалов. Прямо из этого пособия Вы можете посчитать своё ИДЗ, даже если у Вас нет на компьютере MATLAB. Если же у Вас есть MATLAB, перейдите на эту страницу: там у Вас есть возможность вмешаться в сценарий (программу) вычислений. Здесь же выполнение ИДЗ проводится по стандартному сценарию, который обычно используется в вузах при изучении курса сопромата.

Для правильной работы с этой страницей Ваш браузер должен поддерживать сценарии Java Script. Включите их.

Данное пособие позволит вам упростить выполнение ИДЗ. Как и любой помощник, оно не избавляет вас от необходимости думать. Используя это пособие, вы получите техническую помощь, избавитесь от досадных ошибок вычислений, но понимать существо проблемы вы всё равно должны. Но не пугайтесь: если вы смогли найти эту страницу в Internet, то разобраться в выполнении этого задания сможете наверняка.

Выберем систему координат так, как показано на рис.2.

Начало координат O поместим на левом краю, ось Oz направим вдоль оси балки, а оси Ox и Oy − вдоль главных центральных осей инерции. Все силовые факторы считаем действующими в плоскости yOz, как показано на рис.2.

Будем использовать правило знаков плюс-плюс-плюс-плюс:

  • угол поворота сечения θ есть производная от вертикального перемещения w, взятая со знаком плюс;
  • изгибающий момент в сечении M есть производная от угла поворота θ, умноженного на EJx, взятая со знаком плюс;
  • перерезывающая сила в сечении Q есть производная от изгибающего момента M, взятая со знаком плюс;
  • распределённая нагрузка q есть производная от перерезывающей силы Q, взятая со знаком плюс:

В соответствии с [1] выберем положительное направление прогиба w(z) вверх, в сторону положительного направления оси Oy, а отрицательное − вниз (рис.3).

Тогда положительные значения углов поворота θ(z) будут соответствовать возрастанию прогиба w(z), а отрицательные − убыванию (рис.4).

Изгибающий момент − это вторая производная от прогиба (с точностью до положительного множителя) и первая производная от угла поворота θ(z) (опять-таки с точностью до положительного множителя); поэтому положительное значение момента M(z) соответствует увеличению угла поворота θ(z), т.е. изгибу балочки выпуклостью вниз, а отрицательный M(z) − изгибу выпуклостью вверх (рис.5).

При построении эпюр мы будем разрезать балку в данном сечении z, отбрасывать левую часть и заменять её эквивалентной системой сил и моментов. Положительное значение M(z) (выпуклостью вниз) при этом даст момент, направленный по часовой стрелке (рис.6).

Поэтому в исходных данных сосредоточенные моменты будем задавать положительными, если они направлены по часовой стрелке.

Теперь рассмотрим правило знаков для перерезывающих сил. В соответствии с (3) положительной будем считать такую силу Q(z), которая соответствует возрастанию изгибающего момента M(z) при увеличении z. Наглядно представить себе увеличение вогнутости трудно, поэтому применим другое правило для определения знака Q(z). Заменим отрезанную левую часть такой силой, которая соответствует увеличению M(z) (рис.7). Т.к. момент равен произведению силы на плечо, то положительное значение сосредоточенной силы соответствует направлению её вверх. Такая сила стремится повернуть элемент балки по часовой стрелке.

И, наконец, выведем правило знаков для распределённой нагрузки q(z). Положительная q(z) соответствует возрастанию перерезывающей силы Q(z). На рис.8 показано положительное направление q(z): вверх. Именно такое направление q(z) соответствует возрастанию Q(z).

Итак, подытожим всё вышесказанное. При задании исходных данных будем считать:

  • распределённую нагрузку q положительной, если она направлена вверх;
  • сосредоточенную нагрузку F положительной, если она направлена вверх;
  • сосредоточенный момент M положительным, если он направлен по часовой стрелке.

При построении эпюр будем руководствоваться формулами (1-4). Считаем:

  • перемещение w положительным, если оно направлено вверх;
  • положительный угол поворота θ соответствует возрастанию w;
  • положительный изгибающий момент M соответствует возрастанию θ;
  • положительная перерезывающая сила Q соответствует возрастанию M;
  • положительная распределённая нагрузка q соответствует возрастанию Q.

Ввод исходных данных

В данном методическом пособии можно использовать такие нагрузки:

  • сосредоточенный момент;
  • сосредоточенная сила;
  • постоянная распределённая нагрузка;
  • линейно распределённая нагрузка.

Если в вашем вузе преподаватели задают студентам другие виды нагружения (распределённые моменты и т.п.) − напишите мне, и мы вместе доработаем это пособие.

Исходными данными для выполнения этого ИДЗ являются длина балочки L, места расположения опор a и b и нагрузка на неё: значения M, F, q и точки (интервалы) их приложения. Для подбора двутаврового сечения из условий прочности нужно также задать модуль упругости E и допускаемое напряжение [σ]. Задайте их в нижеприведенных областях ввода.

Измените при необходимости эти данные:

Длина балочки L (м):
Левая опора a (м):
Правая опора b (м):
Модуль упругости E (МПа):
Допускаемое напряжение [σ] (МПа):
Читайте так же:
Съемник подшипников электроинструмента своими руками
Добавьте нужные нагрузки:

Проверьте, правильно ли вы задали исходные данные. Если да, то идём дальше.

Нахождение реакций опоры

Наша балочка является статически определимой: неизвестные реакции опор могут быть найдены из уравнений статики. Всего таких уравнений в плоском случае 3, но одно из них (сумма проекций всех сил на ось Oz равна нулю) обращается в тождество. Остаётся 2 уравнения: сумма проекций всех сил на ось Oy равна нулю и сумма моментов всех сил относительно какой-либо точки равна нулю:

Из этих уравнений можно найти неизвестные реакции в опорах Ra и Rb (рис.10).

Нам здесь удобнее считать сумму моментов всех сил относительно точек приложения опор A и B, а сумму проекций всех сил на ось Oy использовать в качестве проверки.

Составляем уравнение (6) для моментов относительно точки A. В него войдёт только одна неизвестная реакция опоры − Rb. Решив это уравнение, найдём Rb.

Теперь составляем уравнение вида (6) для моментов относительно точки B. В него войдёт только одна неизвестная реакция опоры − Ra. Решив его, находим Ra.

Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов

Переходим к построению эпюр. На каждом участке эпюры M(z) и Q(z) имеют своё аналитическое выражение. Найдём общее число участков и точки переключения аналитических выражений. Этими точками будут начало и конец балочки (т.е. 0 и L), места расположения опор a и b и все точки приложения всех нагрузок (для q берём и начало, и конец приложения нагрузки).

Строим эпюру перерезывающих сил. Чтобы получить Q(z) в каждом сечении z, суммируем все силы слева от него:

угловой коэффициент k-й распределённой нагрузки. Для постоянной распределённой нагрузки он равен нулю. В первой сумме ak − точка приложения сосредоточенной силы Fk; в остальных суммах ak и bk − начало и конец приложения распределённой нагрузки. Значения сосредоточенных сил − это Fk, а qak и qbk − значения распределённой нагрузки в начале и конце каждого участка. В первой сумме учитываются все сосредоточенные силы, в т.ч. и реакции опор Ra и Rb, если, конечно, они расположены слева от данного участка. Записываем аналитические выражения для Q(z) на каждом участке и строим график.

Теперь переходим к изгибающим моментам. Формула для их вычисления в каждом сечении − это сумма моментов от всех сил, расположенных слева от данного сечения:

Смысл ak, bk и ck − тот же, что и в предыдущей формуле. Во второй сумме учитываются все сосредоточенные силы, находящиеся слева от данного сечения, в т.ч. и реакции опор. Записываем аналитические выражения для M(z) на каждом участке и строим эпюру.

Подбор сечения по условиям прочности

Найдём максимальный (по модулю) изгибающий момент Mmax и сечение, в котором он достигается (опасное сечение).

находим минимально допустимый момент сопротивления сечения:

Проверим теперь касательные напряжения. В каждом сечении они подсчитываются по формуле Журавского:

Найдём касательные напряжения в двух сечениях: в том, где максимален изгибающий момент, и в том, где максимальна перерезывающая сила.

Как правило, касательные напряжения значительно меньше нормальных в одном и том же сечении, к тому же они достигаются на разных волокнах: нормальные − на крайних, а касательные − в середине сечения. Поэтому опасными является обычно нормальные напряжения.

Нарисуем распределение нормальных и касательных напряжений по сечению. Нормальные напряжения распределены линейно, а касательные − по параболе. Мы строим эпюру распределения касательных напряжений приближённо: заменяем двутавр набором прямоугольников. Вычисляем по формуле (12) напряжения в крайних волокнах тонкой вертикальной стойки и во внутренних волокнах широкой горизонтальной полки. На стойке строим параболу, а на короткой полке ограничимся прямолинейным отрезком. Рисуем сечение , распределение нормальных и касательных напряжений в опасном сечении (там, где достигается Mmax), и распределение касательных напряжений в том сечении, где достигается Qmax.

Построение эпюр прогибов и углов поворота

Прогибы и углы поворота связаны с изгибающими моментами соотношениями (1-2). Выражения для M(z) у нас есть: это (9). Поэтому и найдём интегрированием выражения (9). При интегрировании появляются произвольные постоянные EJxw и EJxθ, смысл которых − прогиб и угол поворота на левом конце балочки, при z=0, с точностью до множителя EJx:

Здесь опять-таки в слагаемом с сосредоточенными силами Fk нужно учитывать также реакции опор.

Для нахождения этих двух произвольных постоянных EJxw(0) и EJxθ(0) у нас есть два условия: прогибы под опорами должны равняться нулю:

Составляем систему уравнений (15-16), используя формулу (14). Решив её, находим EJxw(0) и EJxθ(0).

По полученным формулам строим эпюры углов поворота и перемещений. Как обычно, вначале формируем аналитические выражения для и на различных участках, а затем строим графики. Находим максимальное перемещение и точку, в которой оно достигается.

Что делать дальше

Возможно, Вы захотите распечатать результаты. Если перебросить содержимое, например, в то формулы и графики исказятся, они сделаны не в виде рисунков, а в виде встроенных объектов. Поэтому лучше распечатывать страницу непосредственно из обозревателя.

Способы произвести расчет балки на прогиб, и что поможет добиться прочности

Проектируя современные постройки, специалисты придерживаются всех правил и установленных норм в строительстве. Важнее всего сделать расчет балки на прогиб, а так же расстояние между лагами пола, поскольку эти показатели являются важным для прочности и надежности всей конструкции.

Виды балок

Независимо от того, какой должна быть конструкция, материал для изготовления балок выбирают прочный и надежный. Отличаются они друг от друга лишь по своим параметрам:

  1. длине;
  2. форме;
  3. сечению.

Чаще всего, для изготовления балок используется дерево и металл. Расчет балки на изгиб напрямую зависит от выбранного материала. В данном случае большое значение имеют такие показатели как однородность и структура.

Балки из дерева

Конструкции из дерева используются в одноэтажных домах или небольших домиках. Они отлично подходят как для потолка, так и пола. Для расчета прогиба балки берут следующие величины:

  1. Тип материала. Каждое дерево отличается прочностью, твердостью и гибкостью.
  2. Геометрические показатели, в которые включается как форма изделия, так и его сечение.
  3. Предполагаемые нагрузки, которые будут давить на материал.

На то, как будет изгибаться балка учитывается не только реальное давление, но и все возможные силы воздействия.

Стальные балки

Эти изделия очень сложные не только по сечению, но и по составу. Так как из выливают из нескольких видов металла. Производя расчет нагрузки на балку, необходимо принимать во внимание насколько она жесткая, а так же прочно ли она соединена.

Конструкция из металла между собой соединяется с помощью:

  • сваривания;
  • склепывания;
  • с помощью соединителей, имеющих резьбу.

Прочные металлические балки используются для строительства домов в несколько этажей. В таких конструкциях вся нагрузка равномерно распределяется по всей балке.

Как добиться прочности конструкции

Согласно нормам, балка, используемая на эстакаде должна иметь изгиб не больше одного см при ее длине в полтора метра. При этом, в других конструкциях этот показатель меняется. В индивидуальном доме, балки чердака могут прогибаться на один см, при длине 2 м, а в многоэтажных домах тот же сантиметр должен припадать на длину в 2,5 м.

Для того, чтобы постройка была надежной и прочной, расчеты нужно проводить еще в процессе планирования здания. Именно в этот момент и определяется такой показатель, как изгиб балки. Ведь чем меньше прогибается балка, тем выше прочность дома. Таким образом потолок получает равномерное распределение веса и сохраняет устойчивость дома. Если же балки сильно прогибаются, то и весь потолок будет ненадежным и со временем происходит разрыв соединений и здание рушится.

Расчеты проводятся с помощью одного из способов:

  1. Прибегнуть к помощи онлайн-калькулятора. В данном инструменте запрограммированы стандартные данные.
  2. Воспользоваться справочником и, сравнив все параметры, произвести расчеты самостоятельно.
  3. Воспользоваться формулой и самостоятельно просчитать изгиб балок.

Важно! Просчитывать изгиб балки очень важно, чтобы на практике здание было прочным и надежным.

В помещении, которое используется уже не один год, определить насколько аварийным является его состояние, можно только после того, как будет определен уровень проседания балок.

Формулы для определения изгиба балки

При расчете необходимо учесть силу сопротивления материала, из которого изготовлена конструкция. И только после этого рисуется схема, где указывается сила давления на балку.

Процесс расчета выглядит следующим образом:

  1. Используя формулу площади прямоугольной фигуры S=b*h, определяется сечение балки, а так же берется ко вниманию ее длина L;
  2. На балку воздействует сила давления Q, которая изгибает ее в центре, а ее концы образуют угол θ. Обязательно учитывается изначальное положение конструкции f;
  3. В схеме концы импровизированной балки установлены совершенно свободно, при этом опоры установлены стационарно. В этом случае нет реакции, как в случае горизонтального закрепления конструкции, и концы балки перемещаются в свободном направлении.

Изгиб предмета под давлением определяется формулой Е=R/Δ. В этом случае Е – это показатель, который берется из справочника, R – сила давления на предмет, Δ – это показатель, который получается в процессе изгиба.

Имея все необходимые показатели можно узнать, какой будет инерция, для этого используется формула:

Δ = Q/(S·Е)

Если же нагрузка будет равномерна по всей длине балки. То нужно использовать такую формулу:

Δ = q·h/(S·Е).

После всех этих вычислений, приходит черед к определению изгиба по системе Юнга. То есть, балку изгибают таким образом, что ее концы выворачиваются в разные стороны, при этом имеют разные куты изгиба. В таком случае в формуле обе части нужно умножить на число L и тогда получается следующее равенство:

Δ*L = Q·L/(b·h·Е)

Если рассматривать вариант, где балка с одной стороны будет стабильно зафиксирована, а на втором конце будет равновесие, то формула будет выглядеть следующим образом Mmax = q*L*2/8. Если использовать эту величину в формуле для определения изгиба балки, то получится следующее равенство:

Δх = M·х/((h/3)·b·(h/2)·Е).

Момент инерции, который вычисляется b·h2/6 можно условно обозначить W. Таким образом, формула будет иметь совершенно другой вид:

Δх = M·х/(W·Е), где W=M/E.

Чтобы узнать точные показатели изгиба балки, необходимо рассчитать две величины:

  • момент прогиба;
  • инерцию.

Кроме того, на прогиб имеет огромное влияние условие, при котором концы балок будут либо зафиксированы, либо находиться в свободном положении. Обязательно учитывается способ давления оказываемого на предмет, а так же в каких местах оказывается это давление и как оно распределяется по всей балке.

Все приведенные выше формулы можно использовать только в том случае, когда давление равномерно распределено по всей площади предмета. В том случае, когда нагрузка припадает только на одно определенное место, расчет проводится при помощи интегралов.

Важно! Для проведения расчетов рекомендуется все же воспользоваться уже существующими сборниками формул. Такие пособия разрабатывались проектировщиками, исходя из разных ситуаций.

Таким образом, для точного определения изгиба балки следует все делать в следующей последовательности:

  1. В первую очередь составляется подробная схема предмета, который будет исследоваться;
  2. Измеряются все параметры балки и обязательно учитывается сечение;
  3. Определить каким будет максимальное давление на балку, а так же вычислить в каком месте будет оно оказано сильнее всего;
  4. Обязательно нужно проверить материал из которого изготовлена балка на прочность.
  5. Обязательно определить жесткость предмета.

Видео описание

О расчете прогиба балки в видео:

Заключение

Перед началом строительства все профессиональные проектировщики проводят расчет изгиба балки и определяют расстояние между лагами. Поскольку именно от этих манипуляций зависит прочность будущего дома. Это можно сделать и с помощью онлайн-калькулятора, но для отчетности перед заказчиком необходимо предоставить все цифры документально. Поэтому все операции в показателями и величинами делаются последовательно вручную на бумаге.

Расчет металлической балки на прогиб: учимся составлять формулы

В качестве примера, возьмем металлическую балку на двух опорах. Запишем для нее формулу для вычисления прогиба, посчитаем его численное значение. И также в конце этой статьи дам ссылки на другие полезные статьи с примерами определения прогибов для различных расчетных схем.

Что такое прогиб балки?

Под действием внешней нагрузки, поперечные сечения балки перемещаются вертикально (вверх или вниз), эти перемещения называются прогибами. Сопромат позволяет нам определить прогиб балки, зная ее геометрические параметры: длину, размеры поперечного сечения. И также нужно знать материал, из которого изготовлена балка (модуль упругости).

Кстати! Помимо вертикальных перемещений, поперечные сечения балки, поворачиваются на определенный угол. И эти величины также можно определить методом начальных параметров.

Схема прогиба и угла поворота балки

ν-прогиб сечения C; θ-угол поворота сечения C.

Прогибы балки необходимо рассчитывать, при расчете на жесткость. Расчётные значения прогибов не должны превышать допустимых значений. Если расчетное значение меньше, чем допустимое, то считают, что условие жесткости элемента конструкции соблюдается. Если же нет, то принимаются меры по повышению жесткости. Например, задаются другим материалом, у которого модуль упругости БОЛЬШЕ. Либо же меняют геометрические параметры балки, чаще всего, поперечное сечение. Например, если балка двутаврового профиля №12, не подходит по жесткости, принимают двутавр №14 и делают перерасчет. Если потребуется, повторяют подбор, до того момента пока не найдут тот самый – двутавр.

Метод начальных параметров

Метод начальных параметров, является довольно универсальным и простым методом. Используя этот метод можно записывать формулу для вычисления прогиба и угла поворота любого сечения балки постоянной жесткости (с одинаковым поперечным сечением по длине.)

Под начальными параметрами понимаются уже известные перемещения:

  • в опорах прогибы равны нулю;
  • в жесткой заделке прогиб и угол поворота сечения равен нулю.

Расчет прогибов балки

Посмотрим, как пользоваться методом начальных параметров на примере простой балки, которая загружена всевозможными типами нагрузок, чтобы максимально охватить все тонкости этого метода:

Показана расчетная схема балки

Реакции опор

Для расчета нужно знать все внешние нагрузки, действующие на балку, в том числе и реакции, возникающие в опорах.

Вычисление реакций опор балки

Система координат

Далее вводим систему координат, с началом в левой части балки (точка А):

Введение системы координат для балки

Распределенная нагрузка

Метод начальных параметров, который будем использовать чуть позднее, работает только в том случае, когда распределенная нагрузка доходит до крайнего правого сечения, наиболее удаленного от начала системы координат. Конкретно, в нашем случае, нагрузка обрывается и такая расчетная схема неприемлема для дальнейшего расчета.

Если бы нагрузка была приложена вот таким способом:

Балка с другой распределенной нагрузкой

То можно было бы сразу приступать к расчету перемещений. Нам же потребуется использовать один хитрый прием – ввести дополнительные нагрузки, одна из которых будет продолжать действующую нагрузку q, другая будет компенсировать это искусственное продолжение. Таким образом, получим эквивалентную расчетную схему, которую уже можно использовать в расчете методом начальных параметров:

Введение конпенсирующей нагрузки

Вот, собственно, и все подготовительные этапы, которые нужно сделать перед расчетом.

Приступим непосредственно к самому расчету прогиба балки. Рассмотрим наиболее интересное сечение в середине пролета, очевидно, что это сечение прогнется больше всех и при расчете на жесткость такой балки, рассчитывалось бы именно это сечение. Обзовем его буквой – C:

Введение компенсирующей нагрузки

Относительно системы координат записываем граничные условия. Учитывая способ закрепления балки, фиксируем, что прогибы в точках А и В равны нулю, причем важны расстояния от начала координат до опор:

Записываем уравнение метода начальных параметров для сечения C:

Произведение жесткости балки EI и прогиба сечения C будет складываться из произведения EI и прогиба сечения в начале системы координат, то есть сечения A:

Напомню, E – это модуль упругости первого рода, зависящий от материала из которого изготовлена балка, I – это момент инерции, который зависит от формы и размеров поперечного сечения балки. Также учитывается угол поворота поперечного сечения в начале системы координат, причем угол поворота дополнительно умножается на расстояние от рассматриваемого сечения до начала координат:

Учет внешней нагрузки

И, наконец, нужно учесть внешнюю нагрузку, но только ту, которая находится левее рассматриваемого сечения C. Здесь есть несколько особенностей:

  • Сосредоточенные силы и распределенные нагрузки, которые направленны вверх, то есть совпадают с направлением оси y, в уравнении записываются со знаком «плюс». Если они направленны наоборот, соответственно, со знаком «минус»:

Правило знаков для сил

  • Моменты, направленные по часовой стрелке – положительные, против часовой стрелки – отрицательные:

Правило знаков для моментов

  • Все сосредоточенные моменты нужно умножать дробь:
  • Все сосредоточенные силы нужно умножать дробь:
  • Начало и конец распределенных нагрузок нужно умножать на дробь:

Формулы прогибов

С учетом всех вышеописанных правил запишем окончательное уравнение для сечения C:

В этом уравнении содержится 2 неизвестные величины – искомый прогиб сечения C и угол поворота сечения A.

Поэтому, чтобы найти прогиб, составим второе уравнение для сечения B, из которого можно определить угол поворота сечения A. Заодно закрепим пройденный материал:

Выражаем угол поворота:

Подставляем это значение в наше первое уравнение и находим искомое перемещение:

Вычисление прогиба

Значение получили в общем виде, так как изначально не задавались тем, какое поперечное сечение имеет рассчитываемая балка. Представим, что металлическая балка имеет двутавровое поперечное сечение №30. Тогда:

Таким образом, такая балка прогнется максимально на 2 см. Знак «минус» указывает на то, что сечение переместится вниз.

Обзор инструмента для машинного расчета балок

Bridge over the river and buildings

При возведении каких-либо конструкций необходимо рассчитать различные элементы, включая балки, перекрытия, фермы и т.д. Подобные изыскания требуют точных физико-механических вычислений, помогающих определить прочность (изгиб или прогиб), предполагаемые нагрузки, опорную реакцию и т.д.

Для этого часто используют достижения из такой области знаний, как сопромат, который предлагает воспользоваться различными формулами для подобных процедур. Однако современные технологии позволяют провести расчет балки онлайн, что значительно облегчает работу проектировщикам и инженерам. Больше не нужно тратить массу времени на подбор сечения балки или другие вычисления, когда компьютер это может сделать намного быстрее и с более высокой точностью. Это, в свою очередь, станет залогом прочных и надежных конструкций.

Статически определимая и статически неопределимая балка

Когда требуется рассчитать статику реакции различных связей, то цифры заранее неизвестны. Это связано с тем, что число зависит от вида наложенных связей. Поэтому для вычислений используют уравнения равновесия, где результаты расчетов должны равняться полученному числу от неизвестных реакций.

В свою очередь можно заметить следующую разницу:

  1. Если число неизвестных реакций равно количеству уравнений, где использованы эти же реакции, то это статически определимая конструкция, в данном случае балка.
  2. В случаях, когда число реакций превышает количество уравнений равновесия, то такое тело будет называться статически неопределимая балка (конструкция).

Лучше понять разницу можно при решении различных задач. Например, на рисунке ниже показана подвеска, состоящая из двух и трех тросов, лежащих в одной плоскости:

Two suspenders with forces

Используя плоскую систему сходящихся сил, можно составить два уравнения равновесия, и, соответственно, там, где тросов два — это считается определимой балкой, поскольку они равны числу уравнений. В случае с тремя – неопределимой, так как число выше. Еще один пример расчета опорных реакций балки на двух опорах можно привести со следующими схемами:

Free ended beam with forces

Расчет балки на двух опорах, как показано на изображении а) будет статически определимым, так как используя плоскую систему параллельных сил, число реакций будет равняться числу уравнений равновесия. На рисунке б) снова показано, что расчет консольной или любой другой балки, будет неопределимым, в связи с тем, что количество реакций и уравнений не равны, ведь они на трех опорах.

Благодаря нашему онлайн калькулятору, расчеты таких балок можно выполнять практически мгновенно. Система использует общепринятые формулы, поэтому для различных материалов можно без труда получить нужные данные.

Сервис для автоматизации расчета балки онлайн

Если нужно получить исключительно верные данные в короткие сроки для возведения каких-либо сооружений, решения различных задач и т.д., то специальный калькулятор станет отличным решением проблемы, когда на ручные методы нет времени или желания.

При разработке данной программы расчета использовались:

  • формулы сопротивления материалов различного вида;
  • справочная информация по каждому типу металла;
  • геометрические характеристики различных элементов;
  • справочная информация по подбору сечения балки.

Система делает построение эпюр, которое наглядно демонстрирует результаты в виде графиков, что показывают распределение нагрузки на различные элементы. Притом используя данные реакции, можно построить различные статистически определимые балки. При отсутствии промежуточных шарниров балки могут быть двух типов:

  • конструкция, что базируется на двух шарнирных опорах (следует отличать от промежуточных);
  • с жестким защемлением, т.е. закрепленная, с одной стороны.

Стоит заметить, что все расчетные данные носят теоретический характер. Таким образом, практические результаты могут несколько отличаться, что связано со множеством условий. Впрочем, расчет балки в данной программе может стать основной для правильно построенных величин, при вычислении необходимой конструкции.

Калькулятор балок можно использовать в следующих случаях:

  • расчеты стропил, бруса, перекрытия, однопролетной или двухпролетной рамы, бревна, и т.д.;
  • балки с различными особенностями: наклонные, опорные, с жестким защемлением и т.д.,

для которых необходимо подобрать оптимальное соотношение прочности армирующих материалов на растяжение и прочности бетона на сжатие.

Все это относится к расчету изгибаемых конструкций из железобетона, которые имеют прямоугольное сечение. При расчете консольной балки используется метод сопротивления железобетона.

Сервис позволяет получить расчеты с приведенными формулами, эпюрами усилий, а также произвести подбор сечений балки. Кроме того, информация подана подробно в программе, чтобы пользователи могли без проблем сориентироваться в различных функциях.

В перспективе мы планируем также расширить возможности приложения и добавить расчет металлоконструкций, где для проведения просчета должна быть указана длина металлической консольной балки и вид нагрузок.

Примеры использования сервиса

Чтобы лучше понимать, как происходит онлайн расчет консольной балки, вне зависимости от количества опор и сосредоточенной или распределенной нагрузки, воспользуйтесь примером решенной задачи, выполненной через наш сервис.

В целом, пользователи легко поймут особенности работы программы. Помощниками являются всплывающие окна при наведении на какое-либо значение, что позволит лучше понять расчетные схемы. Также для удобства можно выбрать любой язык: русский, украинский и английский. Поэтому, если вы знакомы с терминами на любом из этих языков, понять материал не составит труда.

В первую очередь вам потребуется выбрать задачу из приведенных ниже:

Страница выбора задачи

Далее рассмотрим пример расчета первой задачи, выбранной из предложенного выше окна.

Расчет производится в несколько этапов. Вначале пользователю необходимо выбрать режим расчета: по нагрузкам или по усилиям (по умолчанию стоит режим по нагрузкам), после чего ввести геометрические параметры балки и действующие нагрузки/действующие усилия (в зависимости от выбранного режима). Слева представлена панель, которая позволяет сохранять результаты расчетов в .json и .pdf, а также облегчает ввод ранее сохраненных в программе нагрузок. Кроме того, здесь находится контактная информация автора, ссылки на методики и доступ к секции комментариев.

Ввод исходных данных

Расчет выглядит следующим образом:

Успешный результат вычислений

После ввода данных, вам нужно будет рассчитать необходимую площадь рабочей арматуры нормальных сечений. Здесь также понадобится ввести некоторые данные: класс арматуры и бетона, армирование.

Подбор армирования

В результате получается расчет с показателями в процентном соотношении о принятой площади арматуры:

Площадь арматуры

Потом очередь за определением прогиба:

Задать прогиб

Пользователь получает результат по запасу жесткости методом линеаризации, максимальной кривизне, уточненной методике. Также в процентном соотношении.

Жесткость

Наступает очередь определения ширины раскрытия трещин. Можно выбрать функцию на уровне центра арматуры или растянутой грани.

Трещины

После чего программа покажет пользователю, образовываются ли трещины или нет, а также уровень запаса:

Запас по ширине трещин

Последний этап в примере расчета в консольной или другой балке – это расчет армированных наклонных сечений:

Расчет наклонных сечений

Результаты вычислений

При невыполнении какого-либо из условий программа оповестит об этом пользователя, отметив несоответствие красным цветом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
Изгибающий момент M
и точка a его приложения
M (кНм):
a (м):
Сосредоточенная сила Q
и точка a её приложения
Q (кН):
a (м):
Линейно распределённая нагрузка (qa, qb)
и интервал (a, b) её приложения.
Для равномерной нагрузки задавайте qa = qb.
qa (кН/м):
qb (кН/м):
a (м):
b (м):