Калькулятор решает четыре задачи механики жидкостей и газов: давление силы на площадь, давление столба смеси, силу Архимеда и атмосферное давление на высоте. Результат выводится в паскалях, килопаскалях, кгс/см², атмосферах и миллиметрах ртутного столба.
Четыре режима расчёта
Режим «Давление P = F / S» делит силу в ньютонах на площадь в квадратных метрах. Сила 1000 Н на площадь 0,5 м² даёт 2000 Па. Формула применяется для расчёта нагрузки от опор, колонн, фундаментных блоков на грунт.
Режим «Давление столба жидкости или смеси» использует формулу P = ρ·g·h, где ρ - плотность в кг/м³, g = 9,81 м/с², h - высота столба в метрах. Бетон плотностью 2400 кг/м³ при высоте заливки 1 м давит на опалубку 23,5 кПа.
Режим «Сила Архимеда и вес в воде» вычисляет выталкивающую силу F = ρ·g·V для тела объёмом V в жидкости плотностью ρ. Тело объёмом 0,01 м³ в воде выталкивается силой 98,1 Н, вес тела в воде уменьшается ровно на эту величину.
Режим «Атмосферное давление на высоте» применяет барометрическую формулу P = P0·e^(−h/7990), где P0 = 101325 Па, h - высота над уровнем моря в метрах. На 1000 м давление падает с 1013 до 894 гПа.
Расчёт давления бетона на опалубку
Давление жидкого бетона на вертикальную стенку опалубки растёт линейно с глубиной. На глубине h давление равно P = ρ·g·h. Для бетона плотностью 2400 кг/м³ на глубине 1 м давление составляет 2400 · 9,81 · 1 = 23544 Па или 23,5 кПа.
На глубине 2 м давление удваивается до 47,1 кПа, на 3 м - до 70,6 кПа. Максимальное давление действует на дно опалубки. Щиты рассчитываются на распределённую нагрузку, которая нарастает сверху вниз.
Допустимое давление на грунт при расчёте фундамента
Несущая способность грунта измеряется в кПа или кг/см². Песок средней плотности выдерживает 200-300 кПа (2-3 кг/см²), плотная глина - 250-600 кПа, скальные породы - более 5000 кПа.
Давление фундамента на грунт считается как вес здания, делённый на площадь подошвы. Если дом весит 500 кН, а площадь фундамента 25 м², давление составит 500000 / 25 = 20000 Па или 20 кПа.
Таблица типовых давлений в строительстве
| Ситуация | Давление, кПа | Давление, кг/см² |
|---|---|---|
| Бетон М300, высота 1 м | 23,5 | 0,24 |
| Бетон М300, высота 3 м | 70,6 | 0,72 |
| Песок средней плотности | 200-300 | 2-3 |
| Плотная глина | 250-600 | 2,5-6 |
| Атмосферное давление | 101,3 | 1,03 |
Как проверить результат вручную
Для проверки режима P = F / S берётся пример: сила 1000 Н, площадь 0,5 м². Деление даёт 1000 / 0,5 = 2000 Па. Перевод в кПа: 2000 / 1000 = 2 кПа. Перевод в кгс/см²: 2000 / 98066,5 = 0,0204 кгс/см².
Для режима давления столба плотность 2400 кг/м³, высота 1 м, g = 9,81 м/с². Произведение 2400 · 9,81 · 1 = 23544 Па. Деление на 1000 даёт 23,5 кПа.
Для силы Архимеда объём 0,01 м³, плотность воды 1000 кг/м³. Сила F = 1000 · 9,81 · 0,01 = 98,1 Н. Если вес тела в воздухе 200 Н, вес в воде составит 200 - 98,1 = 101,9 Н.
Частые ошибки при расчёте давления
Путаница единиц измерения приводит к ошибкам на порядки. Площадь должна быть в квадратных метрах, а не в сантиметрах. Площадь 5000 см² равна 0,5 м². Сила измеряется в ньютонах: 100 кг веса создают силу 981 Н.
Забывают учесть ускорение свободного падения g = 9,81 м/с² при расчёте давления столба. Формула P = ρ·h даёт неверный результат. Правильная формула P = ρ·g·h.
Для опалубки считают среднее давление вместо максимального. Давление на дно в два раза больше среднего по высоте. Расчёт ведётся на максимум.
Откуда берутся исходные данные
Плотность бетона указывается в паспорте смеси. Для тяжёлого бетона на гранитном щебне принимается 2400 кг/м³, на известняковом - 2200-2300 кг/м³. Лёгкие бетоны на керамзите имеют плотность 1200-1800 кг/м³.
Высота заливки измеряется от низа опалубки до верха бетона. Для колонн и стен это полная высота элемента. Для перекрытий - толщина плиты.
Несущая способность грунта берётся из отчёта по инженерно-геологическим изысканиям. В отчёте приводится расчётное сопротивление для каждого слоя грунта на площадке.
Связанные расчёты в строительстве
Расчёт количества бетона для заливки определяет объём смеси в кубометрах. Зная плотность, объём пересчитывается в массу для заказа доставки.
Расчёт арматуры по площади плиты определяет количество стержней и их диаметр. Арматура воспринимает растягивающие напряжения.