Расчет балки на прочность калькулятор онлайн: Расчет балки на прогиб и прочность

Содержание

Расчет балки на прочность онлайн калькулятор

Балка длиной L загружена равномерно распределенной нагрузкой q либо сосредоточенной силой P, которые необходимо будет задать (как собрать нагрузки на балку можно получить тут Сбор нагрузок (калькулятор).
Все геометрические размеры сечения можно задать самому, поэтому в калькуляторе реализован огромный выбор самых различных балок: труба, швеллер, профильная труба, двутавр, уголок, пластина и др.
Расчет проходит по нормальным и касательным напряжениям, которые возникают из-за поперечной силы.
Касательные напряжения получаем по формуле Журавского и производим проверку с использованием главных напряжений по 3-ей теории прочности.
В онлайн расчет входят такие материалы, как сталь нескольких классов (С235, С245, С255, С345) и дерево трех сортов.

Для расчета вам необходимо:
1. Выбрать форму поперечного сечения (труба, швеллер, профильная труба, двутавр, уголок, пластина и др.)

2. Выбрать материал (сталь, дерево)
3. Выбрать необходимую расчетную схему
4. Выбрать вид нагрузки (распределенная по длине балки либо сосредоточенная)
5. Указать геометрические размеры, указанные на картинках
6. Задать нагрузку (нагрузку можно рассчитать онлайн здесь)


Также есть возможность выбора расчетной схемы: шарнир-шарнир, заделка-шарнир, заделка-заделка, свободный конец балки.
Коэффициенты поправки расчетного сопротивления дерева на изгиб приняты следующие:
Mдл = 0.66 — совместное действие постоянной и кратковременной снеговой нагрузок
Mв = 0.9 — нормальные условия эксплуатации дерева (влажность менее 12%)
Mт = 0.8 — эксплуатация дерева при температуре 50 градусов
Mсс = 0.9 — срок эксплуатации конструкции 75 лет

При расчете уже учитывается собственный вес конструкции.


Последние изменения
1. Добавлена возможность расчета балки при сосредоточенной нагрузке
— Добавлена проверка устойчивости стенки и полки двутавра, швеллера, уголка, профильной трубы
— Исправлено расчетное сопротивление дерева на изгиб согласно СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции»
— Исправлены расчетные сопротивления стали
— Исправлено допустимое эквивалентное напряжение при действии нормальных и касательных напряжений
— Добавлена возможность поворота швеллера

Если данный калькулятор оказался Вам полезен – не забывайте делиться им с друзьями и коллегами ссылкой в соц.сети, а также посмотреть другие строительные калькуляторы онлайн, они простые, но здорово облегчают жизнь строителям и тем, кто решил сам строить свой дом с нуля.

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

какие нужны данные, способы расчета, калькулятор

На чтение 7 мин Просмотров 2.8к. Опубликовано Обновлено

В строительных работах разного рода нередко возникает надобность в металлическом каркасе или усилении отдельных элементов кладки. Соответствующий металлопрокат – уголок, швеллер, двутавр – подбирают исходя из допустимой для арматуры нагрузки.

Описание и виды швеллеров

Швеллер – П-образный фасонный профиль

Швеллер – вид фасонного профиля. Это изделие с П-образной конфигурацией, состоит из стенки и полочек. Последние могут быть параллельными друг другу, с уклоном внутрь, разной длины. Конфигурация и габариты изделия определяют его назначения.

Различают горячекатаный швеллер и гнутый.

Горячекатаный – изготавливается методом горячей прокатки. Полосу стали прогревают до температуры в +1000°С и подают на стан. Валки придают заготовке П-образную форму. У такой балки полки точно параллельны друг другу. Углы жесткие. Такие конструкции чаще всего используются для армирования, так как способны выносить очень высокие несущие нагрузки.

Различают 5 видов горячекатаного швеллера:

  • П – элемент с параллельными полочками;
  • У – внешние углы граней достигают 90 градусов, а внутри создают уклон за счет разной толщины. Величина наклона не превышает 10%;
  • Э – за счет скругления параллельных полочек изделие, в целом, меньше весит, при таких же прочностных характеристиках;
  • Л – облегченный вариант с меньшей толщиной стенки и граней;
  • С – специальный профиль с конфигурацией, определяемой потребностями промышленной отрасли.

Гнутый профиль отличается скругленными углами внутри и снаружи. Его изготавливают холодным методом. Стальную полосу сгибают на валках без предварительного прогрева. Такая технология дороже, но получаемый швеллер намного прочнее и долговечнее. Его можно использовать для напрягаемого каркаса. Различают 4 варианта:

  • В – с наклоненными внутрь гранями;
  • П – с параллельными полочками;
  • Л – вариант меньшей толщины и массы при других стандартных размерах;
  • С – специальный.

Гнутый профиль выносит меньшую несущую нагрузку, однако гораздо устойчивее к кручению, сжатию и растяжению.

На запас прочности

80.77%

На способ изготовления

7.69%

На наличие сертификата качества

11.54%

Проголосовало: 52

Виды нагрузок

Нагрузка на балку бывает 3 видов.

  • Постоянная – это масса самой детали, а также конструкций, на которые она опирается.
  • Временная – возникает под действием какого-либо фактора. Различают нагрузки длительные, наподобие веса перегородок, массы накапливаемой во время дождя воды, и кратковременные – вес передвигающихся людей, давление ветра, снега.
  • Особая – появляется при нестандартных обстоятельствах, например, из-за землетрясений, деформации фундамента.

Нагрузки на швеллер вычисляют самостоятельно по формулам из справочника либо пользуются онлайн-калькулятором. В сложных случаях нужно обращаться к специалисту.

Характеристики швеллеров

Главная задача изделия как армирующей или несущей конструкции – восприятие механической нагрузки. Величина эта зависит от самой детали – толщины, размеров, сорта стали – и внешних параметров – конструкции, предполагаемых нагрузок.

Чтобы выполнить расчет швеллера на прочность, нужно учесть следующие характеристики:

  • нормативная нагрузка, допустимая для изделия данного типа – указывается в документации или в справочнике;
  • тип – важно учесть конфигурацию полок, продольное и поперечное сечение, поэтому формулы расчета для равнополочного или разнополочного профиля отличаются;
  • длина изделия;
  • число деталей, которые придется укладывать друг с другом, чтобы создать единую конструкцию;
  • типоразмер с максимальным вертикальным прогибом.

Тип стали и габариты балки связаны с показателем нормативного давления. Допустимая нагрузка на швеллер указывается в таблицах.

Как рассчитать швеллер на прогиб и изгиб

Расчет швеллера на прогиб – необходимый элемент при проектировании здания или другого объекта, в составе которого используется балка. Вычисления производят самостоятельно или с помощью специальных онлайн-калькуляторов.

Вручную расчеты выполняются следующим образом. Допустим, используется профиль 10П, сделанный из стали 09Г2С. Он имеет шарнирное крепление. Длина его 10 м. В справочнике находят еще несколько необходимых показателей: предел текучести для указанного сорта стали – 345 МПа, момент сопротивления по осям X и Y – 34,9 и 7,37 соответственно.

Максимальная нагрузка на изгиб при шарнирном закреплении появляется посредине балки и вычисления по формуле: M=W*Ryh.

Вычисляют допустимый момент для 2 вариантов:

  • стенка расположена вертикально – 34,9*345=12040,5 H*m;
  • стенка горизонтальна – 7,37*345=2542,65 H*m.

Вычислив момент, определяют допустимую нагрузку на швеллер:

  • g1=8*12040,5/102=-96,3 кгс/м;
  • g2=8*2542,65/102=20,3 кгс/м.

Для данного случая очевидно, что несущая способность у балки, расположенной вертикально, в 5 раз лучше, чем у профиля, установленного горизонтально.

Расчетные схемы

Схема укладки швеллера влияет на формулу расчета. По способу распределения давления и типу крепления различают 5 вариантов.

  • Однопролетная с шарнирным опиранием – например, профиль, установленный на стены для межэтажного перекрытия. Нагрузка в этом случае равномерно распределена.
  • Консольная – балка жестко закреплена одним концом, второй не опирается. Нагрузка равномерно распределена. Вариант применяют при обустройстве козырька из двух элементов.
  • Шарнирно-опертая – более сложной конфигурации. Балка устанавливается на 2 опоры и консоль. Так монтирует балконы, например.
  • Однопролетная с шарнирным опиранием, но с давлением, оказываемой двумя конструкциями. Примером служит швеллер, на который опирают 2 балки.
  • Однопролетная, устанавливаемая на 2 основания и на которую опирается еще одна балка.
  • Консольная, сосредоточенная одной силой.

Валера

Голос строительного гуру

Задать вопрос

При одинаковых размерах профиля, но при разном способе опирания профиль будет выдерживать разную нагрузку. Так что учитывать это нужно даже при строительстве козырька над гаражом.

Исходные данные

Расчет допустимой нагрузки на швеллер проще рассчитать, используя онлайн-калькуляторы. Чтобы получить результат, необходимо указать нужные данные. Список включает:

  • тип расчетной схемы;
  • длину пролета в метрах;
  • нормативную нагрузку – данные о ней получают из соответствующего ГОСТа;
  • расчетную нагрузку, то есть ту, что как предполагается, создает конструкция;
  • количество изделий, необходимых для перекрытия, козырька, балкона;
  • расположение – вертикальное или горизонтальное;
  • расчетное сопротивление – зависит от марки стали;
  • тип используемого профиля – указывается вид балки, серия – П, У, Э, и толщину стенки.

Достаточно ввести цифры в соответствующие окошки, чтобы получить необходимую величину.

Анализ результата

Калькулятор выдает итог в виде определенных показателей.

  1. Вес балки – точнее 1 погонного метра изделия. Он позволяет оценить вес будущей балки и учесть нагрузку, которую он создает на стену и фундамент.
  2. Момент сопротивления швеллера – необходимый для обеспечения стабильности конструкции.
  3. Максимальный прогиб, допустимый для швеллера, перекрывающего пролет.
  4. Расчет по прочности указывает момент сопротивления изделия, которое решили использовать. Здесь же указывается главный определяющий параметр – запас, то есть, показатель, указывающий, насколько момент сопротивления выбранного профиля больше или меньше расчетного. Если в результате вычислений появляется значение со знаком «+», швеллер можно использовать, если со знаком «-» – балка не подходит.
  5. Расчет по прогибу показывает собственно величину прогиба, которая возникает у швеллера под влиянием нормативной нагрузки. Запас определяет, насколько устойчивость профиля превосходит или не дотягивает до предельных.

Каркас в бетонных конструкциях требуется для упрочнения сооружения. Но эту роль он выполняет, только если правильно рассчитана оказываемая нагрузка и верно подобран швеллер, удерживающий эту нагрузку.

Калькулятор расчета балок

25.04.2018

Металлоконструкции балки относятся к перекрытиям, эксплуатация которых должна быть абсолютно безопасной. Калькулятор расчета балок позволяет определить надежность и прочность конструкций здания и рассчитать нагрузки, которые не будут превышать допустимые.

Чтобы использовать в здании металлоконструкции балки без опасений, необходимо изготовить эти конструкции по всем правилам строительного производства. Калькулятор расчета балок из ЛМК и ЛСТК наиболее прост, по сравнению с онлайн расчетами железобетонных конструкций, а надежность металлических балок выше, чем у любых других.

О том, что деревянные балки могут со временем сгнить, испортиться от насекомых или химикатов, мы не раз рассказывали читателям. Учитывая всевозможные деформации, достаточно сложно определить жизнестойкость деревянных конструкций. Поэтому предлагаемый на нашем сайте калькулятор расчета балок можно использовать только для металлических конструкций.

Чтобы правильно подобрать металлические балки, пользователю предлагается самостоятельно провести онлайн расчеты и определить параметры балки — толщину и длину, которые в дальнейшем позволят минимизировать отходы металла при устройстве перекрытия, а значит и сэкономить на производственных затратах.

  • На чем строится калькулятор расчета балок? На экономии. Металлические балки могут быть любой длины и даже не из цельного металлопроката, а сваренными из отдельных кусков, для этого, конечно, понадобятся отдельные расчеты, тем не менее рассматривать в проекте нужно все оптимальные варианты производства, чтобы сэкономить в деньгах и не навредить характеристикам объекта строительства в процессе его эксплуатации.

Определив для себя главное можно переходить к упрощенным онлайн расчетам. Укажите размеры балок перекрытий, пролет и шаг, рекомендуемые нагрузки и металл, из которого будет изготовлена балка, после чего нажмите меню «расчет» и получите необходимый результат.

Хоть калькулятор расчета балок и прост в обслуживании, в самом производстве металлоконструкций балок есть несколько особенностей, о которых лучше знать до обращения к онлайн сервису расчетов.

Металлоконструкции балок могут использоваться в системе перекрытия сразу над двумя, тремя и больше помещениями. А сама металлоконструкция балки, соответственно, может быть однопролетной, двухпролетной и трехпролетной.

  • Главный наш совет: перед тем как использовать онлайн калькулятор расчета балок необходимо составить техническое задание (ТЗ) и определить варианты производства металлоконструкций балок для системы перекрытий.

В малоэтажном строительстве чаще всего используются однопролетные металлоконструкции балки, но лучше заранее рассмотреть наиболее оптимальные варианты производства, чтобы чувствовать свою компетентность в рассматриваемом вопросе.

Калькулятор расчета балок, как говорилось выше, построен на упрощенных расчетах металлической балки перекрытия однопролетной с шарнирными опорами из цельного металлопроката. Чтобы произвести наиболее полный расчет согласно действующих нормативных документов, нужно обратиться к консультанту компании по телефону 391 251-82-82 и оставить свой производственный заказ.

Для справки: На балочные системы в перекрытиях действуют нагрузки силы на изгиб сечения, на кручение, на прогиб по длине. Поэтому наш онлайн сервис рассматривает отдельно калькулятор расчета балок и калькулятор перекрытий. Вы можете воспользоваться онлайн расчетами самостоятельно и без предварительной записи, а при возникших трудностях проконсультироваться со специалистами. Обращайтесь!


Вернуться к списку

Онлайн калькулятор расчета угла наклона и стропильной системы двухскатной крыши

Информация по назначению калькулятора

Онлайн калькулятор двускатной (двухскатной) крыши предназначен для расчета угла наклона стропил, количества обрешетки, нагрузки на кровлю, а так же количества необходимого материала для возведения данного типа кровли. В расчете учтены все популярные кровельные материалы, такие как керамическая, цементно-песчанная, битумная и металлическая черепица, ондулин, шифер и др.

Все расчеты выполняются в соответствии с ТКП 45-5.05-146-2009 и СНиП «Нагрузки и воздействия».

Двускатная (двухскатная, щипцовая) – разновидность форм крыш с двумя наклонными скатами от конька до наружных стен. Данная форма является самой распространенной и самой практичной с точки зрения стоимости, эффективности и внешнего вида. Опирание стропил происходит друг на друга, а их пары соединяются обрешеткой. Стены с торцевой стороны такой крыши, имеют треугольную форму, и называются фронтонами (щипцами). Чаще всего под данным видом кровли устраивается чердачное помещение, освещаемое с помощью небольших фронтонных окон.

При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация. .

Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой в правом блоке.

Общие сведения по результатам расчетов

  • Угол наклона крыши
  • — Угол наклона каждого ската. Программа так же подскажет подходит ли данный угол для выбранного кровельного материала. Что бы увеличить или уменьшить, измените параметры ширины основания или высоты подъема.
  • Площадь поверхности крыши
  • — Общая площадь всей поверхности кровли, с учетом длины свеса.
  • Примерный вес кровельного материала
  • — Вес выбранного кровельного материала на всю площадь крыши.
  • Количество рубероида
  • — Количество подкровельного материала в рулонах шириной 1 метр и длиной по 15 метров, с учетом нахлеста.
  • Длина стропил
  • — Длина каждого стропила от конька до основания ската
  • Минимальное сечение стропил
  • — Сечение стропил с учетом выбранных параметров и нагрузок. По умолчанию указаны нагрузки для московского региона.
  • Количество стропил
  • — Общее количество стропил при заданном шаге на всю стропильную систему.
  • Количество рядов обрешетки
  • — Общее количество рядов обрешетки по заданным размерам на всю кровлю
  • Равномерное расстояние между досками обрешетки
  • — Рекомендуемое расстояние между досками обрешеток, для использования материала без подрезки.
Что бы рассчитать двускатную крышу с разными углами наклона каждой стороны, необходимо произвести 2 расчета односкатной крыши с необходимыми параметрами.

Калькулятор трубок — Rogue Fabrication

Объяснение вариантов материалов

6063-T52 AL: Это алюминий (AL). 6063 — обозначение сплава, а 6000 — серия алюминиевых сплавов, содержащих кремний и магний, для целей термообработки. T означает термическую обработку, которая предназначена для улучшения его физических свойств. 52 — это тип термической обработки, в данном случае снятие напряжения сжатия после термообработки на твердый раствор. Этот малопрочный алюминий очень хорошо гнется.

6061-T6 AL: Это алюминий (AL). 6061 — обозначение сплава, а 6000 — серия алюминиевых сплавов, содержащих кремний и магний, для целей термообработки. T означает термическую обработку, которая предназначена для улучшения его физических свойств. 6 — это тип термической обработки, в данном случае термообработка раствора, а затем искусственное старение. Этот распространенный алюминий средней прочности можно сваривать и гнуть, хотя и не так легко, как 6063.

7075-T6 AL: это алюминий (AL).7075 — это обозначение сплава, а 7000 — серия для алюминиевых сплавов, содержащих цинк и небольшое количество магния (оба для прочности). T означает термическую обработку, которая предназначена для улучшения его физических свойств. 6 — это тип термической обработки, в данном случае термообработка раствора, а затем искусственное старение. Это один из самых прочных алюминиевых сплавов, который плохо сваривается и очень трудно гнуть.

ASTM A53 Pipe: См. Наше обсуждение на технической странице по гибочным трубам — «Труба против трубы».Эта сталь средней / низкой прочности производится в соответствии с требованиями, установленными Американским обществом испытаний и материалов (ASTM), документ A53. Материал — стальной сплав, с широким диапазоном вариантов состава. Материал может включать несколько легирующих элементов (например, до 0,4% хрома и 0,15% молибдена, но всего 0,0% обоих). Легко гнется и сваривается.

HREW 1015: Горячекатаная электросварная труба, легированная сталь 1015. Эта труба формируется посредством роликов из плоских полос в круглые трубы и сваривается в цельную деталь.Снаружи гладкая, а внутри может быть небольшой отблеск. Виден шов, обычно это сине-серая полоса. Стали серии 1000 известны как простые углеродистые стали, и максимальное содержание марганца ограничено 1%. Последние две цифры — номинальное содержание углерода в сотых долях процента. 1015 содержит 0,15% углерода и 0,45% марганца. Он очень поддается сварке и легко формуется / гнется.

DOM 1020: Эта труба формируется посредством роликов из плоских полос в круглые трубы и сваривается в цельную деталь, а затем протягивается через оправку (DOM) для сжатия материала и доводки его до точного размера и геометрии.Внутри и снаружи гладкие, швов не видно. Сплав тот же, что и 1015, указанный выше, но с 0,20% углерода по весу, что способствует более высокой общей прочности при немного более низкой пластичности.

4130 N: Эта сталь относится к классу цементируемых стальных сплавов. Этот металл, обычно известный как «ChroMo» или «ChroMoly», для прочности легирован хромом и молибденом. Как и в сталях выше, последние две цифры обозначают содержание углерода, номинальное 0,3%. 4130 славится своим высоким пределом прочности и ударной вязкостью, а также приемлемо сгибается и сваривается.TIG — предпочтительный способ сварки для этого сплава. После сварки его необходимо подвергнуть термообработке, чтобы вернуть характеристики, указанные здесь. Его также можно подвергать термообработке и отпуску / закалке для увеличения предела текучести более 100 Ksi (1).

SS 316: Эта нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью была помещена на эту страницу для сравнения. Соотношение цена / прочность не очень хорошее. Обычно его делают в виде круглой трубы.

Ti 3AL-2.5V CWSR: это холоднодеформированный титан со снятым напряжением (CWSR Ti).Он содержит 3,0% алюминия и 2,5% ванадия по весу. Этот титан представляет собой альфа-бета сплав, принадлежащий к классу сплавов, которые нелегко сваривать, поскольку они уже прошли обработку для повышения твердости. Он имеет свойства, аналогичные свойствам титана Grade 9 (6AL-4V), поэтому вы можете использовать этот калькулятор для приблизительного определения этого материала. TIG практически необходим для сварки этого материала. Его очень сложно обрабатывать, и его использование в формованных гибах ограничено. Мы успешно согнули 3Al-2.5V и титан Grade 9 на трубогибе M600.Обе марки, обсуждаемые здесь, доступны в виде круглой трубы.

Заявление об ограничении ответственности

HREW может изготавливаться из МНОГИХ различных сталей и обычно имеет предел текучести до 40 000 фунтов на квадратный дюйм. Уточняйте точные значения у поставщика трубок.

Эта информация носит справочный характер. Если вы не хотите, чтобы вас ранили или убили, оставайтесь дома и не управляйте никакими транспортными средствами. Никакой каркас безопасности не спасет вашу жизнь в любых ситуациях. Этот калькулятор предназначен для помощи в процессе проектирования, который должен выполняться обученным профессионалом.Любая информация, предоставленная Rogue Fabrication, LLC, не является приемлемой заменой профессионального анализа или обещания или сертификации характеристик любого материала или конструкции. Используя эту форму, вы освобождаете Rogue Fabrication, LLC от любой ответственности за ущерб людям и имуществу в результате использования и / или неправильного использования любой предоставленной или полученной информации.

Калькулятор веса балки / Онлайн-калькулятор веса стальной балки — Citizen Metals

Сорта сырья: просмотрите формулу
Формула расчета веса алюминия Алюминий
Нержавеющая сталь Серия 300 Формула расчета веса SS303, SS304, 304L, 308, 309, 309L, 310, 316, 316L, 321
Нержавеющая сталь серии 400 Формула расчета веса SS 400, SS410,
Нержавеющая сталь 446 Формула расчета веса SS 446
MS (низкоуглеродистая сталь) Формула расчета веса Низкоуглеродистая сталь / MS
Масса меди Расчетная формула Медь
Вес чугуна Расчетная формула Чугун
Масса меди / латуни Расчетная формула Формула веса для меди / латуни
Формула для расчета веса из углеродистой стали EN19, EN1A, EN24, EN8D, SteelA105, Углеродистая сталь, ST37, ST52, Сталь A106G
Формула расчета веса резины Резина EPDM, резина, натуральный каучук, каучук SBR.
Fe11 Формула расчета веса Fe11, Fe12, Fe24
Hastelloy C2 Формула расчета веса Hastelloy C2
Формула расчета веса инконеля Inconel 600, Inconel 610
Inconel 625 Формула расчета веса Inconel625
Формула расчета веса серебра Серебро
Титан Формула расчета веса Титан

Как рассчитать прочность на изгиб

Обновлено 28 января 2020 г.

Ли Джонсон

Проверено: Lana Bandoim, B.S.

Определение силы, которую объект может выдержать до разрушения, может пригодиться во многих ситуациях, особенно для инженеров. Это должно быть определено на основе экспериментальных результатов, которые, по сути, включают в себя воздействие на материал возрастающей силы до тех пор, пока он не сломается или не изгибается навсегда. Но выполнение реальных расчетов для определения прочности материала на изгиб может показаться действительно сложной задачей. К счастью, если у вас есть нужная информация, вы можете легко выполнить расчет.

Определение прочности на изгиб

Прочность на изгиб (или модуль разрыва ) — это величина силы, которую объект может выдержать без разрушения или постоянной деформации. Если это сложно понять, подумайте о деревянной доске, поддерживаемой с двух концов.

Если вы хотите узнать, насколько прочна древесина, один из способов ее проверки — это надавить все сильнее и сильнее на центр доски, пока она не сломается. Максимальное толкающее усилие, которое древесина может выдержать до разрушения, — это ее прочность на изгиб.Если бы другой кусок дерева был сильнее, он выдержал бы большую силу, прежде чем сломался бы.

Прочность на изгиб действительно говорит вам о максимальной величине напряжения, которое может выдержать материал (так что вы также можете видеть ссылки на «напряжение изгиба»), и она указывается как сила (в ньютонах или фунтах-силах) на единицу площади (в метрах в квадрате или квадратном дюйме).

Испытания по трем или четырем точкам

Есть два метода испытания прочности на изгиб, но они очень похожи. Длинный прямоугольный образец материала опирается на его концы, поэтому посередине нет опоры, но концы прочные.Затем к средней части прилагается нагрузка или сила до тех пор, пока материал не разорвется.

Для трехточечного испытания на прочность на изгиб постоянно возрастающая нагрузка прикладывается к центру образца до тех пор, пока в материале не произойдет излом или остаточный изгиб. Машина для испытания на изгиб может прилагать увеличивающееся количество силы и точно записывать величину силы в точке разрушения.

Испытание на четырехточечный изгиб очень похоже, за исключением того, что нагрузка прикладывается одновременно в двух точках, опять же по направлению к центру образца.Легче всего рассчитать прочность на изгиб, когда одна нагрузка или сила прикладываются на одной трети расстояния между опорами, а вторая — на двух третях расстояния между ними. Таким образом, в этом примере к средней трети образца будут приложены силы с обеих сторон.

Расчет прочности на изгиб при трехточечном испытании

Для трехточечного испытания прочность на изгиб (с учетом символа σ ) можно рассчитать по формуле:

Сначала это может показаться пугающим, но если вы знаете, что каждый символ означает, что это довольно простое уравнение.

F означает максимальное приложенное усилие, L — длина образца, w — ширина образца и d — глубина образца. Итак, чтобы рассчитать прочность на изгиб ( σ ), умножьте силу на длину образца, а затем умножьте это на три. Затем умножьте глубину образца на себя (то есть возведите его в квадрат), умножьте результат на ширину образца, а затем умножьте его на два. Наконец, разделите первый результат на второй.

В единицах СИ длина, ширина и глубина будут измеряться в метрах, а сила — в ньютонах, с результатом в паскалях (Па) или ньютонах на квадратный метр. В британских единицах измерения длина, ширина и глубина будут измеряться в дюймах, а сила — в фунтах-силах, а результат — в фунтах на квадратный дюйм.

Расчет прочности на изгиб при четырехточечном испытании

При четырехточечном испытании используются те же символы, что и при расчете трехточечного испытания. Но с предположением, что две нагрузки или силы приложены так, что они разделяют образец на три части, это выглядит намного проще:

Обратите внимание, что это в точности то же самое, что формула напряжения изгиба для трехточечных испытаний, но без коэффициента 3/2.Просто умножьте прилагаемую силу на длину, а затем разделите полученное значение на ширину материала, умноженную на его глубину в квадрате.

Как рассчитать максимальное напряжение

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Кевин Бек

«Стресс» в повседневном языке может означать любое количество вещей, но в целом подразумевает некоторую срочность, что-то, что проверяет устойчивость какой-либо поддающейся количественной или, возможно, не поддающейся количественной оценке системе поддержки. В технике и физике напряжение имеет особое значение и относится к количеству силы, которую материал испытывает на единицу площади этого материала.

Расчет максимального напряжения, которое может выдержать данная конструкция или отдельная балка, и согласование его с ожидаемой нагрузкой на конструкцию. — это классическая повседневная проблема, с которой инженеры сталкиваются каждый день. Без математики было бы невозможно построить множество огромных плотин, мостов и небоскребов, которые видели во всем мире.

Силы на Луч

Сумма сил F net , испытываемых объектами на Земле, включает «нормальную» составляющую, направленную прямо вниз и относящуюся к гравитационному полю Земли, которое вызывает ускорение г из 9.8 м / с 2 в сочетании с массой m объекта, испытывающего это ускорение. (Из второго закона Ньютона F net = m a. Ускорение — это скорость изменения скорости, которая, в свою очередь, является скоростью изменения смещения.)

Горизонтально ориентированный твердый объект например, балка, имеющая как вертикально, так и горизонтально ориентированные элементы массы, испытывает некоторую степень горизонтальной деформации даже при воздействии вертикальной нагрузки, проявляющейся в изменении длины ΔL.То есть балка заканчивается.

Модуль упругости Y

Материалы имеют свойство, называемое модулем упругости или модулем упругости Y , которое является индивидуальным для каждого материала. Более высокие значения означают более высокое сопротивление деформации. Его единицы такие же, как и у давления, в ньютонах на квадратный метр (Н / м 2 ), что также является силой на единицу площади.

Эксперименты показывают, что изменение длины ΔL балки с начальной длиной L 0 , подверженной действию силы F на площади поперечного сечения A, определяется уравнением

\ Delta L = \ bigg (\ frac { 1} {Y} \ bigg) \ bigg (\ frac {F} {A} \ bigg) L_0

Напряжение и деформация

Напряжение в данном контексте — это отношение силы к площади F / A , который появляется справа в приведенном выше уравнении изменения длины.Иногда его обозначают σ (греческая буква сигма).

Напряжение , с другой стороны, представляет собой отношение изменения длины ΔL к исходной длине L, или ΔL / L. Иногда его обозначают буквой ε (греческая буква эпсилон). Деформация — величина безразмерная, то есть не имеет единиц измерения.

Это означает, что напряжение и деформация связаны соотношением

\ frac {Delta L} {L_0} = \ epsilon = \ bigg (\ frac {1} {Y} \ bigg) \ bigg (\ frac {F} {A } \ bigg) = \ frac {\ sigma} {Y}

Пример расчета с учетом напряжения

Сила 1,400 Н действует на 8 метров на 0.2

Калькулятор грузоподъемности двутавровой балки

Вы можете бесплатно найти в Интернете калькулятор стальной балки, аналогичный тому, который представлен в разделе «Ресурсы». Фактически это вычислитель неопределенных балок, который может применяться к любой линейной опорной конструкции. Это позволяет вам, в некотором смысле, играть в архитектора (или инженера) и экспериментировать с различными входными усилиями и другими переменными, даже с петлями. И, что самое главное, этим вы не можете вызвать у строителей «стресс» в реальном мире!

Джонатан Очшорн — Калькуляторы конструкционных элементов

Джонатан Очшорн — Калькуляторы конструктивных элементов Калькуляторы конструктивных элементов
связаться с

Джонатан Очшорн

© 2009–2019 Джонатан Очшорн.



Направления: Выберите породу и сорт древесины (или введите значения для модуля упругости, E, и допустимого напряжения, F c , после установки «Породы» для «Другое»), влажная работа условий, продолжительности нагрузки ( C D ) и эффективной высоты колонны для обеих осей (если не закреплены в разных точках, обе высоты должны быть одинаковыми — см. рис. 1). Выберите для размеров пиломатериалов значения National Design Specification (NDS) 2005 или 2012 г. и выберите гвозди или болты для составных колонн (требования к гвоздям и болтам см. В NDS).Пересмотренные значения для южной сосны (действующие с 1 июня 2013 г.) включаются только в том случае, если выбрана НСР 2012 года. Нажать кнопку «обновить» .

См. Дополнительные пояснения и примеры в моем тексте. Коэффициент продолжительности нагрузки, C, D, , , для обычных пропорций статической и динамической нагрузок составляет 1,0. Для других комбинированных нагрузок (например, снега и статической нагрузки) см. Дополнительную информацию в тексте.

Обратите внимание, что корректировка размерного фактора ( C F ) должна быть включена во введенное допустимое значение напряжения , а не , поскольку оно уже учтено в расчетах для каждого размера столбца.Были учтены комбинированные значения допустимого напряжения и размерного фактора для южной сосны.

Ось x относится к «сильной» оси изгиба, за исключением случая 3-2×4, скрепленных вместе болтами, где ось y более сильная (см. Рис. 2a). На рис. 2b показан пример, в котором к двум осям применяются разные длины без скрепления: обшивка, прибитая гвоздями к шпильке, предотвращает коробление вокруг оси y, но не вокруг оси x. В этом случае можно смоделировать колонну со свободной высотой 8 футов вокруг оси x и 0 футов вокруг оси y.


Рис. 1. Деревянный сжимающий элемент, показывающий разную свободную длину для осей x и y
Рис. 2. a) определение осей x и y для поперечных сечений древесины; б) пример непрерывных распорок для оси Y

Последнее обновление 5 ноября 2019 г.

Как рассчитать прочность деревянных балок

Точные расчеты прочности деревянных балок необходимы в строительстве. Недооценка поставит под угрозу безопасность конструкции, а завышение приведет к неоправданно высоким затратам.Прочность деревянных балок выражается в единицах объема и известна как «модуль упругости сечения». Для расчета модуля сечения требуются дополнительные данные о конструкции и нагрузках. Из соображений безопасности этот процесс не должен выполняться неквалифицированными лицами.

Определите нагрузку на балку. На этом этапе проектирования уже должна быть рассчитана комбинированная временная нагрузка и статическая нагрузка на балку. Статические нагрузки относятся к нагрузкам, которые остаются постоянными на балке (например, кровля и другие постоянные конструкции на верхней части балки), в то время как временные нагрузки относятся к нагрузкам, которые меняются в течение срока службы балки (например, дождь или люди, работающие на балке). крыша).

  • Точные расчеты прочности деревянных балок необходимы в строительстве.
  • На данном этапе процесса проектирования уже должна быть рассчитана комбинированная временная нагрузка и статическая нагрузка на балку.

Убедитесь, что указанная нагрузка учитывает всю нагрузку любого кровельного покрытия или другого компонента, несущего на балку. Например, секция крыши размером 100 квадратных футов и весом 4,54 кг на каждый квадратный фут выдержит 454 кг нагрузки на балку.

Рассчитайте максимальный изгибающий момент (Mmax). Формула для этого: (вес x длина) / 8. Если ширина в приведенном выше примере составляет 10 футов, это равняется (1000 x 10) / 8, или 1250 фут-фунтам.

  • Убедитесь, что указанная нагрузка учитывает всю нагрузку любого кровельного покрытия или другого компонента, несущего на балку.
  • Если ширина в приведенном выше примере составляет 10 футов, это равняется (1000 x 10) / 8 или 1250 фут-фунтам.

Преобразуйте максимальный изгибающий момент из фут-фунтов в дюйм-фунты, а затем разделите на допустимое напряжение волокна при изгибе древесины — (Mmax ​​x 12) / Fb.