حاسبة شعاع ناتئ
عوارض الكابولي هي عناصر إنشائية، أحد طرفيها ثابت أو مدعوم والآخر حر. حاسبة عوارض الكابولي هي أداة تُستخدم لتحليل قدرة تحمل هذه العناصر الإنشائية وسلوكها.
العتبات المتدلية هي عناصر هيكلية يكون أحد طرفيها ثابتًا أو مدعومًا والطرف الآخر حرًا. يعد حاسبة العتبة المتدلية أداة تُستخدم لتحليل قدرة التحمل والسلوك لتلك العناصر الهيكلية. يتم استخدام هذه الآلة الحاسبة لإجراء حسابات مهمة مثل تحديد حجم العتبات المتدلية، توزيع الأحمال وتحديد قدرة التحمل للعتبة. من خلال تغيير خصائص المواد والمعلمات الهندسية المختلفة، يمكن للمستخدمين تحليل سيناريوهات متعددة والحصول على حلول مثالية لتلبية متطلبات تصميمهم.
عند استخدام آلة حاسبة العتبة المتدلية عبر الإنترنت، يمكنك إجراء الحسابات عن طريق إدخال معامل يونغ، وعزم القصور الذاتي للمساحة، ومعلومات الطول.
\text{Stiffness } (k) = \frac{3 \times E \times I}{l^3}
المتغيرات المستخدمة في الصيغة هي:
- E – معامل يونغ
- I – عزم العطالة المساحية
- l – الطول
جدول المحتويات:
كيف يتم حساب الشعاع المعلق؟
يتم تحديد أبعاد وقدرة التحميل للعارضة المتدلية باستخدام التحليل الهيكلي والحسابات. بشكل عام، يتم اتباع الخطوات التالية لتحديد حجم العارضة المتدلية وحساب قدرتها على التحميل:
- :تحديد الأحمال والقوى يتم تحديد جميع الأحمال والقوى المؤثرة على العارضة المتدلية (الأحمال الثابتة، الأحمال الحية، أحمال الرياح، إلخ) وحسابها وفقًا لذلك.
- :تحديد هندسة المادة والمادة للعارضة يتم تحديد أبعاد العارضة (الطول، العرض، الارتفاع) وخصائص المادة المستخدمة (القوة، معامل المرونة، إلخ).
- :تعريف شروط دعم العارضة يتم تحديد شروط الدعم بناءً على ما إذا كانت العارضة ثابتة أو ذات طرف حر.
- :حساب القدرة التحملية يتم تحديد القدرة التحملية للعارضة عن طريق حساب الإجهادات الناجمة عن الأحمال المطبقة وهندسة العارضة. تعتمد هذه الحسابات على قوة العارضة، وما إذا كانت الإجهادات ضمن الحدود المسموح بها وما إذا كان السلامة الهيكلية محفوظة.
- :التعزيزات أو التعديلات اللازمة في الحالات التي تكون فيها قدرة التحمل للعارضة غير كافية نتيجة للحسابات، يتم إجراء التعزيزات أو التعديلات اللازمة.
تلخص هذه الخطوات الإجراء المتبع عادة في حساب العوارض المدعومة من طرف واحد. الحسابات عادةً ما تكون قائمة على مبادئ الهندسة الإنشائية والمعايير المحلية للبناء.
ما هو الشعاع المعلق؟
العارضة المدعومة من طرف واحد هي عنصر هيكلي يتم تثبيته أو دعمه من طرف واحد ويكون حرًا من الطرف الآخر، وعادة ما تعمل كعنصر حامل للأحمال في هيكل البناء. عادة ما تكون العوارض المدعومة من طرف واحد مصنوعة من مواد مثل الخرسانة، الصلب أو الخشب. ينقل الطرف الثابت العزم في الجزء المتصل بالهيكل، بينما يكون الطرف الحر عادة مكشوفًا ويدعم الأحمال الحاملة.
تستخدم العوارض المدعومة من طرف واحد بشكل متكرر في أنواع مختلفة من الهياكل، خاصة في الأماكن التي توجد فيها مسافات أو مناطق يتطلب فيها النقل. على سبيل المثال، غالبًا ما تُستخدم العوارض المدعومة من طرف واحد لعبور المسافات الكبيرة في المباني أو الجسور أو الأرصفة.
الخصائص الأساسية للعارضة المتدلية
الخصائص الرئيسية للعوارض المدعومة من طرف واحد هي كما يلي:
- يتم تثبيت أو دعم طرف واحد: يتم تثبيت أو دعم طرف واحد من العارضة المدعومة من طرف واحد في هيكل. وهذا يعني أن أحد طرفي العارضة لا يتحرك أو يسمح بالدوران عند نقطة ثابتة.
- الطرف الآخر حر: الطرف الآخر من شعاع الكراف هو حر، أي مكشوف تمامًا. الطرف الحر يدعم الأحمال الحاملة ويعمل على حملها لمسافة معينة.
- نقل العزم والقوة: تنقل الشعاع العائم العزم والقوة في الجزء المتصل بالهيكل من خلال نهايته الثابتة. بهذه الطريقة، يمكنها حمل الأحمال المرفقة بالهيكل.
- يمكن صنعه من مواد مختلفة: يمكن تصنيع العوارض المعلقة من مواد مختلفة، عادةً من الخرسانة أو الصلب أو الخشب. يعتمد اختيار المادة على الهيكل وظروف البيئة التي ستُستخدم فيها العارضة.
- استخدامها في عبور المسافات الكبيرة: تُفضَّل العوارض المعلقة عادةً عندما يحتاج الأمر لعبور مسافات كبيرة. هذه هي الحلول الهيكلية المثالية لعبور المسافة الكبيرة المدعومة بنقطة دعم واحدة أو عمود.
تُستخدم العوارض المعلقة بشكل متكرر في الجسور والمباني. في الجسور، تُستخدم غالبًا لعبور المسافات المتوسطة، وفي المباني لتجاوز المسافات الكبيرة.
مثال على حساب العارضة المتدلية
على سبيل المثال، ضع في اعتبارك عارضة معلقة بطول 10 أمتار. سيواجه الطرف الحر للعارضة المعلقة أحمال الدعم على مسافة 3 أمتار. الطرف الثابت للعارضة مثبت في هيكل، حيث سيحدث انتقال العزم والقوة.
خصائص مادة العارضة:
- سيتم استخدام مادة الخرسانة.
- أبعاد المقطع العرضي للعارضة: 30 سم × 50 سم (الارتفاع × العرض).
ظروف التحميل:
- إجمالي الحمولة المطبقة على الطرف الحر للشعاع المتدلي: 15 كيلو نيوتن/متر.
- العزم المطبق على الطرف الثابت للشعاع المتدلي: 50 كيلو نيوتن متر.
مع هذه المعلومات، يمكننا حساب قدرة التحميل وأبعاد الشعاع المتدلي. من خلال حساب عزم الانحناء وقوة القص للشعاع، يمكننا تحسين أبعاد واختيار مادة الشعاع.
استخدامات حساب العارضة المتدلية
حساب الشعاع المتدلي له مجموعة متنوعة من الاستخدامات في صناعة الهندسة والبناء:
التصميم الهيكلي: البيمات المتدلية هي مكونات مهمة تُستخدم في الأنظمة الهيكلية للمباني. لذلك، فإن تحديد حجم وتحليل القوة للبيمات المتدلية أمر مهم في عملية التصميم الهيكلي.
تشييد المباني: تستخدم البيمات المتدلية في بناء المباني كحوامل للأسطح، والتراسات، والأروقة، والعناصر الهيكلية الأخرى. لذلك، يجب إجراء حسابات دقيقة للأبعاد والقوة.
الجسور والجسور العلوية: تُستخدم الكمرات المعلقة بشكل متكرر كعناصر هيكلية في الجسور والجسور العلوية. تلعب الكمرات المعلقة دورًا مهمًا في عبور الفتحات الطويلة أو خاصة في توفير عبور الطرق.
المصانع الصناعية: في المنشآت الصناعية، يمكن استخدام الكمرات المعلقة للأسطح أو سكك الرافعات أو لدعم الأحمال الثقيلة. في هذه الحالات، تعتبر قوة واستقرار الكمرات أمرًا مهمًا.
مشاريع البنية التحتية: تستخدم العوارض المتدلية أيضًا بشكل متكرر في مشاريع البنية التحتية مثل الطرق والجسور والأنفاق. يمكن استخدامها لدعم عناصر مثل الحواجز على جانب الطريق أو أعمدة إضاءة الطرق.
يعد الحساب الصحيح وتحديد أبعاد العوارض المتدلية في هذه المجالات أمرًا بالغ الأهمية من أجل سلامة ومتانة الهياكل.
الاعتبارات في حساب العارضة المتدلية
بعض النقاط المهمة التي يجب مراعاتها عند حساب العوارض المتدلية هي كما يلي:
التحديد الصحيح للأحمال:
يجب تحديد الأحمال التي يجب أن تتحملها العارضة المتصلة بشكل صحيح. تشمل هذه الأحمال الأحمال الثابتة، والأحمال المتغيرة، وأحمال الرياح والعوامل الخارجية الأخرى.
خصائص المواد:
خصائص مادة العارضة المتصلة عادةً ما تتكون من مواد بناء مثل الخرسانة أو الفولاذ. يجب أخذ القوة ومعامل المرونة وخصائص المواد الميكانيكية الأخرى في الاعتبار.
أبعاد العارضة:
يجب تحديد أبعاد العارضة حسب حجم الأحمال التي يجب تحمّلها ومنطقة التطبيق. يجب تحديد أبعاد العرض والطول والارتفاع للعارضة بدقة في الحسابات.
الدعائم والتوصيلات:
يجب أخذ نقاط الدعم والاتصالات للشعاع المعلق في الاعتبار في الحسابات. يتم ضمان قوة واستقرار الشعاع من خلال التصميم الصحيح لنقاط الدعم والاتصال.
توزيع الحمولة:
من المهم معرفة كيفية توزيع الأحمال التي ستتحملها الشعاع المعلق. يجب أن تؤخذ في الاعتبار في الحسابات التوزيع المتجانس للأحمال على طول الشعاع أو تركيزها في نقاط معينة.
عوامل السلامة:
يجب أخذ عوامل الأمان في الاعتبار في حسابات العوارض المعلقة. يجب أن تكون القيم المحددة في الحسابات عادة أعلى من القيم الدنيا المحددة للسلامة.
اللوائح والمعايير المحلية:
عند إجراء حسابات العوارض المعلقة، يجب اتباع الرموز والمعايير المحلية المعمول بها. تحدد هذه المعايير مواد البناء ومعايير التصميم ومتطلبات الأمان.
تعتبر جميع هذه العوامل مهمة للحساب الصحيح والتحديد الدقيق لأبعاد العارضة المعلقة. لذلك يجب إجراء حسابات هندسية مفصلة لضمان الأمان والمتانة والاستقرار للعارضة.