Cиний фон

Обзор инструмента для машинного расчета балок

Перейти к приложению
Bridge over the river

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 метал конструкций, 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:

Table to choose the task

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.

Vvod ischodnyh dannuch

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 наклонный сечений

Результаты вычислений

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

Результаты вычислений с предупреждением