Калькулятор прогиба балки

Прогиб шарнирной балки под равномерной нагрузкой f = 5qL⁴ / (384EI), под силой в середине — f = PL³ / (48EI). Допустимый прогиб задаёт СП 20.13330 долей пролёта: для балки 6 м — L/200, в частном строительстве перекрытия обычно считают с запасом на L/250. Прогиб проверяют по нормативной нагрузке.

Пример: двутавр №22, пролёт 6 м, 6 кН/м плюс собственный вес — прогиб 20,0 мм при допустимых L/250 = 24 мм, проходит.

1Схема

Шарнир — балка свободно лежит на стенах. Защемление — конец заделан в стену или приварен к колонне так, что не поворачивается. Защемление уменьшает прогиб в 2–5 раз, но только если заделка действительно жёсткая.

2Нагрузки (нормативные)
Собственный вес балки

Погонная нагрузка на балку = нагрузка на м² × шаг балок: перекрытие 300 кг/м² при шаге 0,6 м — 300 × 9,81 / 1000 × 0,6 = 1,77 кН/м. Прогиб считается по нормативной нагрузке, прочность — по расчётной, умноженной на γf (СП 20.13330: 1,05 для металла, 1,1 для дерева, 1,2–1,3 для временной нагрузки).

3Сечение
Сталь
Прогиб балки
20 мм
предел 24 мм (L/250) — проходит
СечениеДвутавр №22
Использование по прогибу83 %
Использование по прочности64 %
Усилия и реакциирасчётные × γf 1,2
Наибольший момент, x = 3 м33,67 кН·м
Наибольшая поперечная сила22,45 кН
Опора слева22,45 кН
Опора справа22,45 кН
Напряжение σ = M / W145,1 МПа
Расчётное сопротивление228 МПа
Прогиб (нормативный), x = 3 м20,03 мм

Проверка — по нормальным напряжениям и прогибу. Устойчивость плоской формы изгиба не проверяется: балка должна быть раскреплена перекрытием или настилом. Сосредоточенные силы и опоры у стальной балки проверяют на смятие стенки отдельно.

Нужен расчёт конструкций для вашей продукции — балок, ферм, стеллажей, навесов — с подбором сечений и спецификацией? Сделаю калькулятор под ваш сортамент.

Эпюры и прогибДвутавр №22 · шарнир — шарнир · проходит
q = 6 кН/мq = 0,24 кН/мL = 6 мM33,67 кН·мQ22,45 кНw20 мм

Эпюры M и Q — от расчётной нагрузки (× γf 1,2), прогиб — от нормативной.

20 ммпрогиб при пределе 24 мм33,67 кН·мрасчётный момент145 МПанапряжение при R 22883 %использование сечения
Методика

Расчёт. Балка разбивается на конечные элементы (эрмитовы балочные элементы Эйлера — Бернулли), узлы ставятся во все точки нагрузок. Для простых случаев результат совпадает с формулами сопромата: шарнирная балка под равномерной нагрузкой — M = qL²/8, f = 5qL⁴/(384EI); защемлённая — M = qL²/12, f = qL⁴/(384EI); консоль — M = qL²/2, f = qL⁴/(8EI).

Проверки. Прочность: σ = M / W ≤ R, для стали R = Ry · γc (γc = 0,95). Прогиб — по нормативной нагрузке, предел L/150…L/300 по СП 20.13330, для консоли пролёт — удвоенный вылет.

Роман Финк

Считаете это каждый день? Сделаю внутренний калькулятор под ваши нормы, прайс и бланки — с расчётом, спецификацией и документом в PDF или Excel. +7 (958) 580-10-15 finkroman@yandex.ru Telegram

Прогиб — то, насколько балка провисает под нагрузкой. Даже прочная балка может прогнуться так, что треснет стяжка, перестанут закрываться двери или по перекрытию будет «гулять» пол. Поэтому балку проверяют дважды: по прочности (напряжения не больше расчётного сопротивления) и по прогибу (не больше нормируемой доли пролёта). Калькулятор строит эпюры изгибающих моментов и поперечных сил, линию прогиба и делает обе проверки для стальной, деревянной или любой своей балки.

Формулы для типовых схем

Схема и нагрузкаНаибольший моментНаибольший прогиб
Шарнир — шарнир, равномерная qqL²/85qL⁴/(384EI)
Шарнир — шарнир, сила P в серединеPL/4PL³/(48EI)
Консоль, равномерная qqL²/2qL⁴/(8EI)
Консоль, сила P на концеPLPL³/(3EI)
Защемление с двух сторон, равномерная qqL²/12 на опорахqL⁴/(384EI)
Защемление — шарнир, равномерная qqL²/8 в заделке≈ qL⁴/(185EI)

Если нагрузок несколько или они приложены не по центру, формулы не помогут: калькулятор считает балку методом конечных элементов, поэтому любые сочетания равномерных и сосредоточенных нагрузок дают точные эпюры. Для типовых случаев результат совпадает с таблицей до долей процента.

Нормы прогиба

Предельный прогиб задаётся долей пролёта и зависит от длины (СП 20.13330, прил. Д, табл. Д.1): по эстетико-психологическим требованиям при пролёте 3 м — L/150, 6 м — L/200, 24 м — L/250. Под перегородки, стяжку и плитку предел строже — его задают конструктивные требования; в частном строительстве перекрытия обычно считают на L/250 с запасом. Для консоли пролётом считают удвоенный вылет. Прогиб проверяют по нормативной нагрузке, без коэффициентов надёжности, а прочность — по расчётной, умноженной на γf.

Как собрать нагрузку

  • Нагрузку на м² переводят в погонную, умножая на шаг балок: 300 кг/м² × 0,6 м = 180 кг/м ≈ 1,77 кН/м.
  • Постоянная часть — вес перекрытия, утеплителя, стяжки, пола; временная — люди и мебель: 150 кг/м² для жилых помещений (СП 20.13330, табл. 8.3).
  • Собственный вес балки калькулятор добавляет сам: двутавр №22 — 24 кг/м, брус 100 × 200 — около 10 кг/м.

Что увеличить, если не проходит

Прогиб обратно пропорционален моменту инерции I, а он растёт как куб высоты сечения: брус 100 × 200 в 3,4 раза жёстче бруса 100 × 133. Поэтому балку выгоднее делать выше, а не шире. Второй путь — уменьшить пролёт промежуточной опорой или защемить концы. Подбор подходящего двутавра, трубы или бруса калькулятор показывает сам.

Специализированные расчёты: металлическая балка перекрытия с шагом и сметой, деревянная балка перекрытия, ферма для больших пролётов. Сортамент — в справочнике «Двутавр».

Вопросы

Частые вопросы

Как рассчитать прогиб балки?

Для шарнирной балки под равномерной нагрузкой f = 5qL⁴ / (384EI), где q — погонная нагрузка, L — пролёт, E — модуль упругости, I — момент инерции сечения. Для других схем и нагрузок калькулятор считает методом конечных элементов.

Какой допустимый прогиб балки перекрытия?

По СП 20.13330 (табл. Д.1) для пролёта 6 м — L/200, 30 мм; в частном строительстве перекрытия обычно считают с запасом на L/250 — 24 мм. Под плитку и стяжку берут жёстче.

По какой нагрузке проверяют прогиб?

По нормативной — без коэффициентов надёжности γf. Прочность проверяют по расчётной нагрузке, умноженной на γf.

Почему у консоли допустимый прогиб больше?

СП 20.13330 для консолей принимает расчётный пролёт равным удвоенному вылету: консоль 1,5 м проверяют на прогиб 3 000 / 250 = 12 мм при норме L/250.

Что лучше: увеличить ширину или высоту балки?

Высоту. Момент инерции растёт как куб высоты и только линейно с шириной: увеличение высоты в 1,5 раза уменьшает прогиб в 3,4 раза.

Учитывает ли калькулятор потерю устойчивости?

Нет: проверяются нормальные напряжения и прогиб. Балка должна быть раскреплена из плоскости перекрытием или настилом — для свободной длинной балки нужна проверка устойчивости плоской формы изгиба по СП 16 или СП 64.

Ещё по теме

Похожие калькуляторы

Калькулятор металлической балки (двутавр)

Онлайн-подбор двутавра по ГОСТ 8239-89: требуемые Wx и Ix, проверка по прочности и прогибу, вес металла.

Калькулятор деревянной балки перекрытия

Онлайн-расчёт балки перекрытия по СП 64.13330: подбор сечения по прочности и прогибу, шаг балок, объём древесины.

Калькулятор фермы из профильной трубы

Расчёт фермы из профильной трубы для навеса: нагрузки по СП 20.13330, подбор сечений поясов и решётки по СП 16.13330, чертёж с длинами стержней, спецификация с углами резов и раскрой хлыстов.

Калькулятор снеговой нагрузки

Онлайн-расчёт снеговой нагрузки на крышу по снеговому району и углу ската (СП 20.13330).

Калькулятор нагрузки на балку и профильную трубу: сколько выдержит

Сколько выдержит профильная труба, круглая труба, двутавр или деревянный брус: наибольшая равномерная и сосредоточенная нагрузка по изгибу, срезу и прогибу для пролёта и схемы опор. Эпюры M и Q, прогиб, проверка своей нагрузки.

Двутавр: размеры, вес и момент сопротивления (ГОСТ 8239-89)

Табличный вес погонного метра двутавра № 10–60 с моментом сопротивления Wx.

Труба профильная квадратная: вес 1 метра (ГОСТ 8639-82)

Вес погонного метра квадратной профильной трубы 15×15 — 300×300 мм.

Калькулятор анкера

Какую нагрузку выдержит анкер в бетоне: распорный клиновой и химический анкер по EN 1992-4 и ETA производителя — вырыв, срез, влияние края и соседних анкеров, раскалывание, монтаж.

Все калькуляторы: Расчёт конструкций
Автоматизация КП

Готовый расчёт и КП в PDF —
за 2 минуты вместо часа в Excel

Ваши менеджеры считают в Excel по 30–60 минут? Я делаю системы, где тот же расчёт занимает 2–3 минуты.

Читать подробнее →
Внутренний калькулятор

Считаете это каждый день? Сделаю калькулятор под ваши процессы

Внутренний калькулятор под ваши нормы, прайс и бланки: сотрудники вводят параметры — получают расчёт, спецификацию и документ в PDF или Excel. Без ошибок в формулах и без таблиц, которые знает один человек.

Ваши нормы, справочники и бланки
Доступ для сотрудников, выгрузка в PDF и Excel

Автоматизация рутинных задач · Приложение для бизнеса

Роман Финк