Kalkulator Beban Balok

Kalkulator Beban Balok mengestimasi momen lentur maksimum, geser, lendutan, dan tegangan lentur balok di bawah beban, kondisi tumpuan, penampang lintang, dan material tertentu. Alat ini juga melaporkan beban izin maksimum — dibatasi oleh kekuatan (tegangan lentur) atau kemampuan layan (lendutan) — sehingga Anda dapat langsung melihat kondisi mana yang mengatur.

Cara Menggunakan Kalkulator Beban Balok Ini

1. Pilih unit Imperial atau Metrik.
2. Pilih konfigurasi balok: tumpuan sederhana, kantilever, atau jepit-jepit, dengan beban merata, beban titik di pusat, beban titik sepertiga, atau beban ujung.
3. Masukkan bentang dan beban yang diterapkan.
4. Pilih material dan penampang lintang. Gunakan daftar bentuk-W AISC standar untuk baja, atau masukkan penampang persegi, lingkaran, berongga, atau sepenuhnya kustom.
5. Atur batas lendutan (L/360 untuk lantai tipikal, L/240 untuk atap, L/480 untuk penyelesaian sensitif).
6. Klik Hitung untuk melihat momen, geser, tegangan, lendutan, beban izin, serta pengukur kekuatan versus kemampuan layan.

Apa yang Membuat Kalkulator Ini Berbeda

Rumus Lentur Balok

Momen lentur maksimum, geser, dan lendutan balok bergantung pada kondisi tumpuan dan pola beban. Rumus di bawah ini menggunakan \(L\) untuk bentang, \(w\) untuk beban merata (gaya per unit panjang), \(P\) untuk beban titik terpusat, \(E\) untuk modulus elastisitas, dan \(I\) untuk momen inersia.

Modulus Penampang dan Momen Inersia

Untuk persegi dengan lebar \(b\) dan kedalaman \(h\): momen inersia \(I = \dfrac{b h^3}{12}\) dan modulus penampang \(S = \dfrac{b h^2}{6}\). Untuk lingkaran pejal dengan diameter \(d\): \(I = \dfrac{\pi d^4}{64}\) and \(S = \dfrac{\pi d^3}{32}\). Tegangan lentur pada serat terluar sama dengan \(\sigma = M / S\), dan kapasitas balok dalam lentur adalah \(M_{allow} = \sigma_{allow} \cdot S\).

Memilih Batas Lendutan

• L/360 — tipikal untuk balok lantai di bawah beban hidup. Menjaga pantulan dan rangkak yang dapat dirasakan manusia tetap terkendali.
• L/480 — digunakan saat lantai menopang penyelesaian rapuh seperti plester, ubin keramik, atau batu.
• L/240 — tipikal untuk kasau atap di bawah beban total (mati plus salju atau hidup).
• L/180 — atap utilitas, gording bentukan dingin, dan struktur sementara.
• L/120 — aturan praktis umum untuk ujung kantilever, di mana lendutan absolut adalah apa yang diperhatikan pengguna.

Contoh Pengerjaan

Sebuah balok baja W12×26 dengan tumpuan sederhana, bentang 20 kaki, memikul beban merata 600 plf:

• Modulus penampang \(S_x = 33.4\) in³, momen inersia \(I_x = 204\) in⁴, tegangan lentur izin \(\sigma_{allow} \approx 33\) ksi untuk A992.
• \(M_{max} = wL^2/8 = 600 \times 20^2 / 8 = 30{,}000\) lb·ft = 360,000 lb·in.
• Tegangan lentur \(\sigma = M / S = 360{,}000 / 33.4 \approx 10{,}780\) psi ≈ 10.8 ksi, jauh di bawah batas 33 ksi.
• Lendutan \(\delta = 5wL^4/(384EI) \approx 0.37\) in. Batas L/360 adalah 20·12/360 ≈ 0.67 in, sehingga balok juga memenuhi syarat layan.
• Pengukur kekuatan membaca 0.33 dan pengukur lendutan membaca 0.55, sehingga lendutan masih memiliki ruang gerak lebih banyak daripada kekuatan di sini.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Bagaimana kapasitas beban balok dihitung?
Kapasitas adalah nilai terkecil dari dua batasan. Batas kekuatan membagi tegangan lentur izin dengan modulus penampang dan faktor bentang untuk memberikan beban maksimum. Batas kemampuan layan membagi lendutan izin dengan koefisien lendutan untuk konfigurasi balok tersebut. Mana pun yang mengatur dilaporkan sebagai beban izin.

Apa itu modulus penampang dan mengapa itu penting?
Modulus penampang S sama dengan momen inersia I dibagi dengan jarak ke serat terluar. Tegangan lentur sama dengan momen dibagi dengan S, sehingga S yang lebih besar secara langsung mengurangi tegangan. Menambah kedalaman pada penampang meningkatkan S lebih cepat daripada menambah lebar karena S menyertakan tinggi kuadrat.

Apa perbedaan L/360 dibandingkan L/240?
L/360 berarti lendutan maksimum yang diizinkan sama dengan bentang dibagi 360. Ini adalah batas standar untuk balok lantai di bawah beban hidup. L/240 lebih longgar dan digunakan untuk kasau atap di bawah beban total. L/480 lebih ketat dan digunakan saat penyelesaian seperti plester atau ubin tidak dapat mentoleransi pergerakan.

Apakah kalkulator ini menyertakan berat sendiri balok?
Berat sendiri dilaporkan sebagai nilai terpisah. Tambahkan ke beban merata yang diterapkan jika Anda ingin pemeriksaan gabungan. Untuk sebagian besar pemeriksaan beban layanan, berat sendiri kecil dibandingkan dengan beban yang diterapkan pada balok baja dan beton, tetapi bisa signifikan untuk komponen kayu yang panjang.

Dapatkah saya menggunakan kalkulator ini untuk desain?
Alat ini ditujukan untuk penentuan ukuran awal, studi, dan pemeriksaan kelayakan. Desain akhir harus mengikuti kode yang mengatur seperti AISC for steel, NDS for wood, ACI for concrete, atau Eurocode equivalents, dan harus diverifikasi oleh insinyur yang berkualifikasi.

Mengapa lendutan jepit-jepit saya jauh lebih kecil?
Tumpuan jepit menahan rotasi serta translasi. Mereka mengembangkan momen ujung yang melengkungkan balok ke atas di tumpuan, sebagian mengimbangi lendutan di tengah bentang. Untuk beban merata, ini menurunkan lendutan maksimum dari \(5wL^4/(384EI)\) menjadi \(wL^4/(384EI)\) — lima kali lebih kaku.