Загрузка...Расчет оси на изгиб онлайн
Расчёт балки на прогиб
Скачать, сохранить результат
Выберите способ сохранения
Информация
Балка занимает роль основополагающего элемента в несущей конструкции. Её функция приравнивается к стержню всей конструкции, который прочно закрепили. При строительстве какого-либо сооружения очень важно осуществить грамотный расчет балки на прогиб и исключить допущение ошибки в расчетах. Прежде всего расчет требуется для определения того, на сколько балка деформируется в процессе эксплуатации сооружения. Если при расчете показатель деформации находится в пределах нормы, то можно определить нужные показатели будущей балки (сечение, материал, размер и так далее).
Делая расчет балки на прочность, необходимо четко знать виды материала, из которого изготавливаются балки (сталь, дерево, бетон, алюминий, стекло и медь). Далее нужно обратить внимание на то, что типы нагрузок, как и их схемы также различаются. Так, например, распределенная нагрузка означает, что давление оказывается не на одну точку, а распределено по всей площади балки. Сосредоточенный тип нагрузки характеризует направленность давления на один небольшой участок (точку) балки.
Вместе с типами, существуют четыре схемы нагрузок:
- Шарнир-Шарнир
- Заделка-Шарнир
- Заделка-Заделка»
- Свободный конец
Наш онлайн калькулятор позволяет сделать расчет, комбинируя все виды балок, типы и схемы нагрузок, при этом абсолютно исключив вероятность допущения ошибки в процессе расчета. Обычно рассчитывают деревянные балки, а также металлические. В процессе вычисления показателя определяется сумма сил, воздействующих на балку, которые направлены перпендикулярно конструкции. Расчет деревянной балки на прогиб осуществляется с учетом материала, т.е. учитывают вид древесины, её гибкость и многие другие параметры, также важно учесть форму сечения балки и нагрузка какого вида оказывается на балку. Сравнивая с расчетом балки из древесины, расчет металлической балки на прогиб существенно отличается, поскольку важное внимание уделяют виду соединения: электросварка, заклепки, болты и другие виды соединений.
Все перечисленные выше нюансы позволяют понять, что расчет балки на прогиб — крайне ответственный этап в процессе стройки какого-либо объекта. От него зависит надежность, долговечность и целостность всей конструкции. Наш калькулятор позволит Вам быстро и безошибочно провести предельно точный расчет.
Какие преимущества даёт наш калькулятор?
- экономия времени;
- исключение допущения ошибки;
- предельная точность в расчете;
- приятный и понятный интерфейс;
- дополнительный справочный материал.
Таким образом, созданный нами онлайн калькулятор является незаменимым инструментом в процессе работы специалиста, которому необходимо осуществить расчет балки или любого другого важного показателя.
Теория и решение задач
σ — нормальные напряжения,
τ — касательные напряжения,
Qy – внутренняя поперечная сила,
Mx – внутренний изгибающий момент,
Ix – осевой момент инерции сечения балки,
Wx – осевой момент сопротивления сечения,
[ σ ], [ τ ] – соответствующие допустимые напряжения,
E – модуль упругости I рода (модуль Юнга),
y — расстояние от оси x до рассматриваемой точки сечения балки.
Формула кривизны балки в заданном сечении
Расчет нормальных напряжений в произвольной точке сечения балки
Условие прочности по нормальным напряжениям при изгибе (проверочный расчет)
Осевые моменты инерции I и сопротивления W
- прямоугольного сечения
h – высота сечения,
b – ширина сечения балки. - круглого сечения балки
D — диаметр сечения
Касательные напряжения в произвольной точке сечения определяются по формуле Журавского:
Sx * — статический момент относительно оси x отсеченной части сечения
b — ширина сечения на уровне рассматриваемой точки
Условие прочности балки по касательным напряжениям
Дифференциальное уравнение линии изогнутой оси балки
θ z, yz — соответственно угол наклона и прогиб сечения балки на расстоянии z от начала координат,
θ
, y
— соответственно угол наклона и прогиб сечения балки в начале координат,
m, F, q — соответственно все изгибающие моменты, сосредоточенные силы и распределенные нагрузки приложенные к балке,
a, b — расстояние от начала координат до сечений где приложены моменты и силы соответственно,
c — расстояние от начала координат до начала распределенной нагрузки q.
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.
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:
Реакции опор
Для расчета нужно знать все внешние нагрузки, действующие на балку, в том числе и реакции, возникающие в опорах.
Система координат
Далее вводим систему координат, с началом в левой части балки (точка А):
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:
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:
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:
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»:
- Моменты, направленные по часовой стрелке – положительные, против часовой стрелки – отрицательные:
- Все сосредоточенные моменты нужно умножать дробь:
[ Mcdot frac < < x >^ < 2 >> < 2 >]
- Все сосредоточенные силы нужно умножать дробь:
[ Fcdot frac < < x >^ < 3 >> < 6 >]
- 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.
Расчет оси на изгиб онлайн
Для расчета балок первым делом необходимо определить усилия, возникающие в конструкциях. В данном разделе показано, как находить усилия, опорные реакции, прогибы и углы поворота в различных изгибаемых конструкциях. Для самых распространенных из них вы можете воспользоваться онлайн расчетом. Для редких — приведены все формулы определения необходимых значений.
Онлайн расчет балки на двух опорах (калькулятор).
Приведен расчет на момент, прогиб и опорные реакции от сосредоточенной и распределнной силы.
Синие ячейки — ввод данных. (Белые ячейки — ввод координаты для определения промежуточного итога).
Зеленые ячейки — расчетные, промежуточный итог.
Оранжевые ячейки — максимальные значения.
>>> Перейти к расчету балки на двух опорах >> Перейти к расчету консольной балки
Расчет однопролетной балки на двух шарнирных опорах.
Рис.1 Расчет балки на двух шарнирных опорах при одной сосредоточенной нагрузке
Рис.2 Расчет балки на двух шарнирных опорах при двух сосредоточенных нагрузках
Рис.3 Расчет балки на двух шарнирных опорах при одной равномерно-распределенной нагрузке
Рис4. Расчет балки на двух шарнирных опорах при одной неравномерно-распределенной нагрузке
Рис5. Расчет балки на двух шарнирных опорах при действии изгибающего момента
Расчет балок с жестким защемлением на двух опорах
Рис6. Расчет балки с жестким защемлением на опорах при одной сосредоточенной нагрузке
Рис7. Расчет балки с жестким защемлением на опорах при двух сосредоточенных нагрузках
Рис8. Расчет балки с жестким защемлением на опорах при одной равномерно-распределенной нагрузке
Рис9. Расчет балки с жестким защемлением на опорах при одной неравномерно-распределенной нагрузке
Рис10.Расчет балки с жестким защемлением на опорах при действии изгибающего момента
Расчет консольных балок
Рис11. Расчет однопролетной балки с жестким защемлением на одной опоре при одной сосредоточенной нагрузке
Рис12. Расчет однопролетной балки с жестким защемлением на одной опоре при одной равномерно-распределенной нагрузке
Рис13. Расчет однопролетной балки с жестким защемлением на одной опоре при одной неравномерно-распределенной нагрузке
Рис14. Расчет однопролетной балки с жестким защемлением на одной опоре при действии изгибающего момента
Расчет двухпролетных балок
Рис15. Расчет двухпролетной балки с шарнирными опорами при одной сосредоточенной нагрузке
Рис16. Расчет двухпролетной балки с шарнирными опорами при одной равномерно-распределенной нагрузке
Рис17. Расчет двухпролетной балки с шарнирными опорами при одной неравномерно-распределенной нагрузке