ビーム計算機
カテゴリー：住宅/建築
- 2025年6月3日
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さまざまな支持条件と荷重シナリオに対してビームのたわみ、応力、および反応を計算します。この計算機は、エンジニア、建築家、学生が異なる荷重下でのビームの挙動を分析するのに役立ちます。
ビームの特性
鋼 ~200 GPa, コンクリート ~30 GPa, 木材 ~10 GPa
矩形断面の場合: bh³/12
矩形断面の場合: bh²/6
支持構成
荷重シナリオ
左支持からの距離
ビーム理論と公式
この計算機は、構造力学のビーム理論の基本原則を使用しています:
主要方程式
- 曲げ応力: σ = M/S ここで M はモーメント、S は断面係数です
- ビームのたわみ: EI(d²y/dx²) = M(x) に関連しています
- せん断力: V = dM/dx (曲げモーメントの変化率)
- 分布荷重: w = dV/dx (せん断力の変化率)
支持条件
- 単純支持: 自由回転、支持点でのたわみゼロ
- 固定端: 回転ゼロ、たわみゼロ
- 片持ち: 一端固定、もう一端自由
- 支えられた片持ち: 一端固定、もう一端は単純支持
免責事項: この計算機は教育および予備設計の目的のみで使用されます。結果は、構造設計または分析に使用する前に、資格のあるエンジニアによって確認されるべきです。この計算機は簡略化されたビーム理論を使用しており、実際のアプリケーションにおけるすべての可能な要因を考慮していません。
ビーム計算機の概要
ビーム計算機は、異なる種類の荷重および支持条件下でビームがどのように振る舞うかを分析するためのインタラクティブなツールです。構造を計画しているエンジニア、応力と変形について学んでいる学生、または構造性能を見積もっている請負業者であっても、このツールは正確で迅速な計算を行うのに役立ちます。
主要な計算と公式
この計算機は、いくつかの重要な構造特性を評価します：
- 変形： 微分方程式に基づく: \( EI \frac{d^2y}{dx^2} = M(x) \)
- 曲げ応力： \( \sigma = \frac{M}{S} \)
- せん断力： \( V = \frac{dM}{dx} \)
- 分布荷重（荷重強度）： \( w = \frac{dV}{dx} \)
ビーム計算機の使い方
ビームを分析するために、以下の手順に従ってください：
- ステップ 1： ビームの長さを入力し、適切な単位（メートルまたはフィート）を選択します。
- ステップ 2： 弾性係数、慣性モーメント、および断面係数を提供します。必要に応じて、GPa、cm⁴、またはin³などの単位を切り替えることができます。
- ステップ 3： 支持構成を選択します（例：単純支持、片持ちなど）。
- ステップ 4： 荷重シナリオを選択します（点荷重、均等荷重、モーメント、または三角荷重）。
- ステップ 5： 荷重の大きさと位置を入力します（必要な場合）。
- ステップ 6： 計算をクリックして、図、反力、および数値結果を表示します。
- ステップ 7： タブを使用して、変形、モーメント、およびせん断力のチャートを切り替えます。詳細な結果をダウンロードして参照することもできます。
得られる結果
計算が完了すると、次の情報が得られます：
- ビームの変形： 荷重の下でビームがどれだけ曲がるか。
- 曲げモーメント： ビーム内に発生する内部モーメント。
- せん断力： ビームの断面をせん断しようとする内部力。
- 曲げ応力： 曲げによるビームの応力。
- 反力： 平衡を維持するために支持点で必要な力。
このツールが役立つ理由
構造分析は、安全でコスト効果の高い設計に不可欠です。この計算機は次のことに役立ちます：
- 建設または改修プロジェクトで安全なビームを設計する。
- 基礎、スラブ、またはフレームワークの材料要件を見積もる — これは基礎材料計画やコンクリート打設ガイドのワークフローで役立ちます。
- エンジニアリングや建築の学生の学習ギャップを埋める。
- コンクリート補強計画を支援する、コンクリート計算機、鉄筋計算機、および基礎計算機などのツールと共に使用します。
よくある質問（FAQ）
- 実際の建設に使用できますか？
このツールは予備分析および教育目的で使用してください。重要な決定を行う際は、必ずライセンスを持つ構造エンジニアに相談してください。 - 慣性モーメントがわからない場合はどうすればよいですか？
長方形断面の場合、\( I = \frac{b h^3}{12} \)のような公式を使用して推定できます。このツールをコンクリート体積推定器やスラブ材料計算機と組み合わせて、より多くの情報をカバーすることをお勧めします。 - どの荷重タイプを選べばよいですか？
シナリオによります：- 点荷重： 単一の集中力。
- 均等荷重： 均等に分散された荷重。
- モーメント： 点で適用される回転力。
- 三角荷重： ビームの長さに沿って線形に変化します。
- 単位は表示されますか？
はい。メートル/フィート、kN/キップなどのメトリックおよびインペリアル単位の間で選択および変換できます。 - 結果をエクスポートできますか？
はい。詳細なデータを含むCSVファイルをダウンロードして、さらなる使用や記録のために保存できます。
関連ツールで賢く計画する
このビーム計算機を他の実用的なツールと組み合わせて、プロジェクト計画を強化しましょう：
- コンクリート計算機： 正確なセメントミックスの測定および基礎材料の推定のために。
- 砂利計算機： 砂利体積の推定を使用して、サブベースや排水を計画します。
- ドライウォール計算機： ドライウォール材料の推定を使用して、正しい壁のフレーミングと仕上げを確保します。
- フローリング計算機： 構造分析と併用して、床面積の測定や総床荷重を計算します。
重要なお知らせ
免責事項： この計算機は概念的および教育的な使用のためのガイドです。実際の挙動を単純化しており、動的荷重、材料疲労、または非線形変形などの高度な要因を考慮していません。常に専門家に設計をレビューしてもらってください。