เครื่องคำนวณแผนภาพแรงเฉือนและโมเมนต์ดัด

กรอกค่าของคุณ คำตอบและวิธีทำฉบับเต็มจะอัปเดตขณะที่คุณพิมพ์

คาน
แรงกระทำเป็นจุด (ลงเป็นบวก, x จาก A)
โหลดแผ่ (ลงเป็นบวก)
โมเมนต์ที่กระทำ

ผลลัพธ์

RA21 kN
RB23 kN
แรงเฉือนสูงสุด (x = 8 m)−23 kN
โมเมนต์ดัดสูงสุด (x = 4.167 m)44.08 kN·m
แรงเฉือนเป็นศูนย์ที่x = 4.167 m
จุดเปลี่ยนโค้งไม่มี
x (m)V⁻ (kN)V⁺ (kN)M (kN·m)
0—210
221142
41144
4.167 (V = 0)0044.08
8−23—0

ข้อตกลงเครื่องหมาย: แรงเฉือนเป็นบวกเมื่อแรงทางซ้ายของหน้าตัดกระทำขึ้น โมเมนต์ดัดแบบท้องคานเป็นบวก ค่าบวกวาดไว้เหนือแกน

วาดแผนภาพแรงเฉือน (SFD) และแผนภาพโมเมนต์ดัด (BMD) ของคานสถิตยพิจารณ์ได้ เลือกคานวางบนจุดรองรับสองปลาย คานยื่น หรือคานที่มีส่วนยื่น เพิ่มแรงกระทำเป็นจุดได้สูงสุดสามแรง โหลดแผ่หนึ่งชุด และโมเมนต์กระทำเป็นจุดหนึ่งค่า เครื่องคำนวณจะหาปฏิกิริยาที่จุดรองรับ แรงเฉือนและโมเมนต์ดัดที่มากที่สุดพร้อมตำแหน่ง จุดที่แรงเฉือนเป็นศูนย์ และจุดเปลี่ยนโค้งใด ๆ ทุกตัวเลขแสดงการคำนวณทีละขั้น คุณจึงตรวจการคำนวณด้วยมือของตัวเองได้ทีละบรรทัด

แผนภาพแรงเฉือนและโมเมนต์ดัด

w = 6 kN/mP1​ = 20 kNABRA​ = 21 kNRB​ = 23 kN224mแรงเฉือน V (kN)+−−23x = 4.167212111โมเมนต์ดัด M (kN·m)+44.0842

เฉลยทีละขั้นตอน

แรงลัพธ์ของแรงกระทำแบบแผ่

W = w·ℓ = 6·4 = 24 kN
x̄ = (4 + 8)/2 = 6 m

ปฏิกิริยาที่จุดรองรับจากสมดุล

ΣMA = 0: RB·8 = 20·2 + 24·6 = 184 kN·m
RB = 184/8 = 23 kN
ΣFy = 0: RA = 44 − 23 = 21 kN

แรงเฉือนที่หน้าตัดสำคัญ

เดินจาก A ไปทางขวา: แรงขึ้นบวก แรงลงลบ และโหลดแผ่ลด V ลง w ต่อหนึ่งหน่วยความยาว
V(0⁺) = 21 kN
V(2⁻) = 21 kN
V(2⁺) = 21 − 20 = 1 kN
V(4) = 1 kN
V(8⁻) = 1 − 6·4 = −23 kN
V(8⁺) = −23 + 23 = 0 kN

โมเมนต์ดัดที่หน้าตัดสำคัญ

dM/dx = V ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของ M ระหว่างสองหน้าตัดคือพื้นที่ของแผนภาพแรงเฉือนระหว่างสองหน้าตัดนั้น
M(0) = 0 kN·m
M(2) = 0 + 21·2 = 42 kN·m
M(4) = 42 + 1·2 = 44 kN·m
M(8) = 44 + ½·(1 + (−23))·4 = 0 kN·m

ตำแหน่งที่โมเมนต์ดัดมากที่สุด

V = 0: x = 4 + 1/6 = 4.167 m
M = 44 + 1²/(2·6) = 44.08 kN·m
|M|max = 44.08 kN·m, x = 4.167 m (sagging)

ตรวจสอบที่ปลายขวา

V(8⁺) = 0 kN, M(8) = 0 kN·m ✓

สูตรสำคัญ

แรงเฉือนและโมเมนต์
V = ΣF ด้านหนึ่ง, M = ΣF·d ด้านหนึ่ง
รับแรงสองจุด น้ำหนักแผ่สม่ำเสมอ
Mmax = wL²/8

วิธีวาดแผนภาพแรงเฉือนและโมเมนต์ดัด

  1. วาดแผนภาพวัตถุอิสระของคานทั้งหมด แทนโหลดแผ่ด้วยแรงลัพธ์ของมัน: ความเข้มคูณความยาวที่รับโหลด กระทำที่กึ่งกลางของความยาวนั้น
  2. หาปฏิกิริยาที่จุดรองรับ ใช้โมเมนต์รอบจุดรองรับหนึ่งเพื่อหาปฏิกิริยาที่อีกจุด แล้วใช้ผลรวมของแรงในแนวดิ่ง ปลายยึดแน่นของคานยื่นรับโหลดทั้งหมดบวกโมเมนต์ปฏิกิริยา
  3. ทำเครื่องหมายหน้าตัดสำคัญ: จุดรองรับ แรงกระทำเป็นจุดทุกแรงและโมเมนต์กระทำเป็นจุด และจุดเริ่มต้นและสิ้นสุดของโหลดแผ่แต่ละชุด ระหว่างสองหน้าตัดสำคัญ แผนภาพทั้งสองมีรูปร่างเรียบง่าย
  4. แรงเฉือน: เริ่มที่ศูนย์ที่ปลายซ้ายแล้วเคลื่อนไปทางขวา แรงขึ้นทำให้แผนภาพกระโดดขึ้นเท่าค่าของมัน และแรงกระทำเป็นจุดลงทำให้กระโดดลง ใต้โหลดสม่ำเสมอ เส้นลาดลง w ต่อหนึ่งหน่วยความยาว เมื่อไม่มีโหลดเส้นจะอยู่ระดับเดิม
  5. โมเมนต์ดัด: การเปลี่ยนแปลงของโมเมนต์ระหว่างสองหน้าตัดเท่ากับพื้นที่ของแผนภาพแรงเฉือนระหว่างสองหน้าตัดนั้น เพราะ dM/dx = V โมเมนต์เป็นเส้นตรงที่ V คงที่ และเป็นพาราโบลาใต้โหลดสม่ำเสมอ โมเมนต์กระทำเป็นจุดตามเข็มนาฬิกาทำให้กระโดดขึ้นเท่าค่าของมัน
  6. อ่านผลลัพธ์ โมเมนต์สูงสุดอยู่ที่แรงเฉือนผ่านศูนย์ มันเป็นศูนย์ที่ปลายอิสระ และที่ปลายแบบหมุดหรือลูกกลิ้ง และที่ใดที่มันเปลี่ยนเครื่องหมายคือจุดเปลี่ยนโค้ง

คำถามและคำตอบ

เครื่องคำนวณใช้ข้อตกลงเครื่องหมายอะไร

แรงเฉือนเป็นบวกเมื่อแรงทางซ้ายของหน้าตัดรวมกันเป็นแรงขึ้น โมเมนต์ดัดเป็นบวกเมื่อทำให้คานท้องลง โดยผิวล่างรับแรงดึง ค่าบวกวาดไว้เหนือแกน ป้อนโหลดลงและโมเมนต์ตามเข็มนาฬิกาเป็นจำนวนบวก และใช้จำนวนลบสำหรับโหลดขึ้นหรือโมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา

โมเมนต์ดัดมากที่สุดที่ใด

เพราะ dM/dx = V โมเมนต์ดัดสูงสุดที่แรงเฉือนเป็นศูนย์หรือเปลี่ยนเครื่องหมาย ใต้โหลดสม่ำเสมอ นั่นอยู่ภายในความยาวที่รับโหลด ห่างจากจุดเริ่มต้นของช่วง V/w เมื่อมีแต่แรงกระทำเป็นจุด มันอยู่ใต้แรงใดแรงหนึ่งพอดี บนคานยื่นที่รับโหลดลง มันอยู่ที่จุดรองรับแบบยึดแน่น ตรวจสอบปลายทั้งสองข้างและทุกจุดที่มีโมเมนต์แบบจุดกระทำด้วย เพราะโมเมนต์จะกระโดดที่จุดนั้น และค่าสัมบูรณ์สูงสุดอาจอยู่ที่จุดนั้น

จุดเปลี่ยนโค้งคืออะไร

หน้าตัดที่โมเมนต์ดัดเปลี่ยนเครื่องหมาย จากท้องคานเป็นหลังคานหรือกลับกัน ความโค้งของคานกลับทิศที่นั่น คานที่มีส่วนยื่นมักมีหนึ่งจุดระหว่างจุดรองรับ ซึ่งสำคัญต่อตำแหน่งเหล็กเสริมในคานคอนกรีต

ทำไมแผนภาพแรงเฉือนจึงกระโดดที่แรงกระทำเป็นจุด

แรงกระทำเป็นจุดกระทำบนคานช่วงสั้นมาก แรงเฉือนทางซ้ายและทางขวาของมันจึงต่างกันเท่าโหลดทั้งหมด ตารางหน้าตัดสำคัญให้ทั้งสองค่า V⁻ และ V⁺ ที่ทุกโหลดและจุดรองรับ

ใช้ kip และ ft ได้ไหม

ได้ สลับหน่วยเป็นแบบสหรัฐ แล้วทุกผลลัพธ์จะแสดงเป็น kip, ft และ kip·ft วิธีการเหมือนกันทั้งสองระบบ

แก้คานชนิดใดได้บ้าง

คานสถิตยพิจารณ์ได้: คานวางบนจุดรองรับสองปลาย คานยื่น และคานวางบนจุดรองรับสองปลายที่มีส่วนยื่นทางขวา คานต่อเนื่องและคานยื่นที่มีค้ำยันเป็นสถิตยอนิยามและต้องใช้การโก่งตัวด้วย จึงไม่ครอบคลุม

ฝึกวาดด้วยตัวเอง

ฝึกแรงเฉือนและโมเมนต์ดัด

เครื่องคำนวณให้คำตอบ แต่ในการสอบคุณต้องมีวิธีทำ จึงควรฝึกกับโจทย์ใหม่ คำใบ้ และเฉลยละเอียด

</> ฝัง

ฟรีสำหรับครูและโรงเรียน: วางโค้ดนี้ในหน้ารายวิชา LMS หรือเว็บไซต์ของคุณ นักศึกษาใช้เครื่องคำนวณและวิธีทำทีละขั้นได้โดยไม่ต้องมีบัญชี

เครื่องคำนวณอื่น ๆ