Laske tarkat kaarimitat rakennusprojekteille. Syötä säde, jänne tai nousu määrittääksesi kaikki mitat, mukaan lukien kaaren pituus ja kaaren alue täydellisille pyöreille kaarille.
Kaari Laskin on välttämätön työkalu arkkitehdeille, insinööreille, rakentajille ja tee-se-itse-harrastajille, jotka tarvitsevat tarkkoja mittoja kaarien rakentamiseen. Tämä laskin yksinkertaistaa monimutkaisia matemaattisia suhteita kaaren tärkeiden mittojen, kuten säteen, jänteen ja nousun, välillä. Ymmärtämällä ja laskemalla nämä parametrit tarkasti voit suunnitella rakenteellisesti kestäviä ja esteettisesti miellyttäviä kaaria oviaukkoihin, ikkunoihin, siltoihin ja muihin arkkitehtonisiin elementteihin.
Kaaria on käytetty arkkitehtuurin peruselementteinä tuhansia vuosia, jakamalla painoa ja luoden elegantteja, avaria tiloja. Olitpa sitten kunnostamassa historiallista rakennusta, suunnittelemassa modernia rakennusta tai työskentelemässä kodin parannusprojektin parissa, tarkat kaarimitat ovat ratkaisevan tärkeitä onnistuneelle rakentamiselle. Tämä laskin poistaa arvailut ja monimutkaiset manuaaliset laskelmat, jolloin voit keskittyä suunnittelu- ja rakentamisprosessiin.
Ennen kuin sukellamme laskentaan, on tärkeää ymmärtää kaaren avainmitat:
Kaari laskin käyttää seuraavia kaavoja määrittääkseen suhteet säteen, jänteen ja nousun välillä:
Tätä kaavaa sovelletaan, kun:
Tätä kaavaa sovelletaan, kun:
Tätä kaavaa sovelletaan, kun:
Missä θ (theta) on keskulma radiaaneina:
Missä θ on keskulma yllä määriteltynä.
Kaari laskimemme tarjoaa kolme laskentatapaa eri skenaarioita varten, joita saatat kohdata projekteissasi. Seuraa näitä vaiheita saadaksesi tarkkoja kaarimittoja:
Kun olet suorittanut laskennan, saat seuraavat tulokset:
Nämä mittaukset ovat olennaisia:
Laskin valvoo näitä matemaattisia rajoituksia varmistaakseen voimassa olevat kaarimitat:
Jos syötät arvoja, jotka rikkovat näitä rajoituksia, laskin näyttää virheilmoituksen ja ohjaa sinua kohti voimassa olevia syötteitä.
Kaari laskennat ovat elintärkeitä monilla aloilla ja sovelluksissa:
Vaikka tämä laskin keskittyy pyöreisiin kaariin, muita kaarityyppejä ovat:
Jokaisella tyypillä on omat laskentamenetelmänsä ja rakenteelliset ominaisuutensa, jotka soveltuvat erilaisiin sovelluksiin ja esteettisiin mieltymyksiin.
Kaari on rikas historia, joka ulottuu tuhansien vuosien ja useiden sivilisaatioiden yli:
Varhaisimmat kaaret ilmestyivät Mesopotamian arkkitehtuurissa noin 2500 eKr. Nämä muodostettiin yleensä korbelointitekniikoilla sen sijaan, että käytettäisiin todellisia kaaria. Muinaiset egyptiläiset käyttivät myös primitiivisiä kaaria maanalaisissa rakenteissa.
Roomalaiset täydensivät puolipyöreän kaaren ja käyttivät sitä laajasti arkkitehtuurissaan. Tärkeitä kehityksiä olivat:
Keskiajalla kaarimuotojen kehitys nähtiin erityisesti:
Nämä aikakaudet toivat takaisin klassiset muodot:
Moderni arkkitehtuuri jatkaa kaarien käyttöä:
Kautta historian tarkka kaarimitoitus on ollut ratkaisevan tärkeää sekä rakenteellisen vakauden että esteettisen harmonian kannalta.
Tässä on toteutuksia kaarilaskentakaavoista eri ohjelmointikielissä:
1' Excel VBA -funktio kaarilaskentaa varten
2Function CalculateRise(radius As Double, span As Double) As Double
3 ' Tarkista rajoitukset
4 If span > 2 * radius Then
5 CalculateRise = CVErr(xlErrValue)
6 Else
7 CalculateRise = radius - Sqr(radius * radius - (span * span) / 4)
8 End If
9End Function
10
11Function CalculateRadius(span As Double, rise As Double) As Double
12 CalculateRadius = (span * span) / (8 * rise) + (rise / 2)
13End Function
14
15Function CalculateSpan(radius As Double, rise As Double) As Double
16 ' Tarkista rajoitukset
17 If rise > radius Then
18 CalculateSpan = CVErr(xlErrValue)
19 Else
20 CalculateSpan = 2 * Sqr(2 * radius * rise - rise * rise)
21 End If
22End Function
23
24Function CalculateArcLength(radius As Double, span As Double) As Double
25 Dim theta As Double
26 theta = 2 * Application.Asin(span / (2 * radius))
27 CalculateArcLength = radius * theta
28End Function
29
1import math
2
3def calculate_rise(radius, span):
4 """Laske kaaren nousu, kun säde ja jänne tunnetaan."""
5 if span > 2 * radius:
6 raise ValueError("Jänne ei voi olla suurempi kuin kaksinkertainen säde")
7 return radius - math.sqrt(radius**2 - (span/2)**2)
8
9def calculate_radius(span, rise):
10 """Laske kaaren säde, kun jänne ja nousu tunnetaan."""
11 return (span**2) / (8 * rise) + (rise / 2)
12
13def calculate_span(radius, rise):
14 """Laske kaaren jänne, kun säde ja nousu tunnetaan."""
15 if rise > radius:
16 raise ValueError("Nousu ei voi olla suurempi kuin säde")
17 return 2 * math.sqrt(2 * radius * rise - rise**2)
18
19def calculate_arc_length(radius, span):
20 """Laske kaaren kaareva pituus."""
21 theta = 2 * math.asin(span / (2 * radius))
22 return radius * theta
23
24def calculate_arch_area(radius, span, rise):
25 """Laske kaaren segmentin ala."""
26 theta = 2 * math.asin(span / (2 * radius))
27 sector_area = 0.5 * radius**2 * theta
28 triangle_area = 0.5 * span * (radius - rise)
29 return sector_area - triangle_area
30
1/**
2 * Laske kaaren nousu, kun säde ja jänne tunnetaan
3 */
4function calculateRise(radius, span) {
5 if (span > 2 * radius) {
6 throw new Error("Jänne ei voi olla suurempi kuin kaksinkertainen säde");
7 }
8 return radius - Math.sqrt(radius**2 - (span/2)**2);
9}
10
11/**
12 * Laske kaaren säde, kun jänne ja nousu tunnetaan
13 */
14function calculateRadius(span, rise) {
15 return (span**2) / (8 * rise) + (rise / 2);
16}
17
18/**
19 * Laske kaaren jänne, kun säde ja nousu tunnetaan
20 */
21function calculateSpan(radius, rise) {
22 if (rise > radius) {
23 throw new Error("Nousu ei voi olla suurempi kuin säde");
24 }
25 return 2 * Math.sqrt(2 * radius * rise - rise**2);
26}
27
28/**
29 * Laske kaaren kaareva pituus
30 */
31function calculateArcLength(radius, span) {
32 const theta = 2 * Math.asin(span / (2 * radius));
33 return radius * theta;
34}
35
36/**
37 * Laske kaaren segmentin ala
38 */
39function calculateArchArea(radius, span, rise) {
40 const theta = 2 * Math.asin(span / (2 * radius));
41 const sectorArea = 0.5 * radius**2 * theta;
42 const triangleArea = 0.5 * span * (radius - rise);
43 return sectorArea - triangleArea;
44}
45
1public class ArchCalculator {
2 /**
3 * Laske kaaren nousu, kun säde ja jänne tunnetaan
4 */
5 public static double calculateRise(double radius, double span) {
6 if (span > 2 * radius) {
7 throw new IllegalArgumentException("Jänne ei voi olla suurempi kuin kaksinkertainen säde");
8 }
9 return radius - Math.sqrt(radius * radius - (span * span) / 4);
10 }
11
12 /**
13 * Laske kaaren säde, kun jänne ja nousu tunnetaan
14 */
15 public static double calculateRadius(double span, double rise) {
16 return (span * span) / (8 * rise) + (rise / 2);
17 }
18
19 /**
20 * Laske kaaren jänne, kun säde ja nousu tunnetaan
21 */
22 public static double calculateSpan(double radius, double rise) {
23 if (rise > radius) {
24 throw new IllegalArgumentException("Nousu ei voi olla suurempi kuin säde");
25 }
26 return 2 * Math.sqrt(2 * radius * rise - rise * rise);
27 }
28
29 /**
30 * Laske kaaren kaareva pituus
31 */
32 public static double calculateArcLength(double radius, double span) {
33 double theta = 2 * Math.asin(span / (2 * radius));
34 return radius * theta;
35 }
36
37 /**
38 * Laske kaaren segmentin ala
39 */
40 public static double calculateArchArea(double radius, double span, double rise) {
41 double theta = 2 * Math.asin(span / (2 * radius));
42 double sectorArea = 0.5 * radius * radius * theta;
43 double triangleArea = 0.5 * span * (radius - rise);
44 return sectorArea - triangleArea;
45 }
46}
47
Tässä on joitakin käytännön esimerkkejä kaarilaskennasta yleisissä skenaarioissa:
Annettu:
Laske:
Annettu:
Laske:
Annettu:
Laske:
Nousu viittaa erityisesti pystysuoraan etäisyyteen alkupisteestä kaaren korkeimpaan kohtaan (intrados). Korkeus voi joskus viitata kaarevan aukon kokonaiskorkeuteen, mukaan lukien kaikki pystysuorat elementit alle alkupisteen.
Tämä laskin on erityisesti suunniteltu pyöreille kaarille (kaaret, jotka muodostuvat ympyrän segmentistä). Se ei tarjoa tarkkoja laskelmia muista kaarityypeistä, kuten elliptisistä, parabolista tai goottilaisista kaarista, jotka seuraavat erilaisia matemaattisia kaaria.
Täydellisessä puolipyöreässä kaarissa säde on tarkalleen puolet jänteestä, ja nousu on yhtä suuri kuin säde. Tämä luo puolipyöreän, jossa nousu-jänne-suhde on 0.5.
Ihanteellinen nousu-jänne-suhde riippuu erityisestä sovelluksestasi:
Tämä on pyöreiden kaarien matemaattinen rajoitus. Kun jänne on yhtä suuri kuin kaksinkertainen säde, sinulla on puolipyöreä (puolikaari). On geometrisesti mahdotonta luoda pyöreää kaarta, jonka jänne ylittää kaksinkertaisen säteen.
Nousu edustaa korkeutta alkupisteestä kaaren korkeimpaan kohtaan. Pyöreässä kaarissa tämän etäisyyden ei voida ylittää ympyrän säteen arvoa. Jos nousu on yhtä suuri kuin säde, sinulla on puolipyöreä kaari.
Materiaalien arvioimiseksi:
Katenaarikaari (joka seuraa roikkuvan ketjun kaarta) on teoreettisesti vahvin, koska se jakaa puristusvoimat täydellisesti. Kuitenkin pyöreät ja paraboliset kaaret voivat myös olla erittäin vahvoja, kun ne on suunniteltu oikein erityisiin kuormitustilanteisiin.
Tämä laskin tarjoaa mittoja 2D-kaari-profiilille. 3D-rakenteiden, kuten holvikattojen, osalta voit soveltaa näitä laskelmia poikkileikkaukseen ja sitten laajentaa suunnittelua kolmannessa ulottuvuudessa.
Allen, E., & Iano, J. (2019). Fundamentals of Building Construction: Materials and Methods. John Wiley & Sons.
Beckmann, P. (1994). Structural Aspects of Building Conservation. McGraw-Hill Education.
Ching, F. D. K. (2014). Building Construction Illustrated. John Wiley & Sons.
Fletcher, B. (1996). A History of Architecture on the Comparative Method. Architectural Press.
Heyman, J. (1995). The Stone Skeleton: Structural Engineering of Masonry Architecture. Cambridge University Press.
Salvadori, M. (1990). Why Buildings Stand Up: The Strength of Architecture. W. W. Norton & Company.
Sandaker, B. N., Eggen, A. P., & Cruvellier, M. R. (2019). The Structural Basis of Architecture. Routledge.
Nyt kun ymmärrät kaarimittojen matematiikan ja merkityksen, kokeile laskinta saadaksesi tarkkoja mittauksia seuraavaan projektiisi. Olitpa suunnittelemassa suurta sisäänkäyntiä, kunnostamassa historiallista rakennusta tai luomassa puutarhan elementtiä, tarkat kaarimitat ovat vain muutaman klikkauksen päässä.
Lisää arkkitehtonisia ja rakennuslaskureita varten tutustu muihin työkaluihimme, jotka on suunniteltu yksinkertaistamaan monimutkaisia laskelmia ja auttamaan sinua saavuttamaan ammattimaisia tuloksia.
Löydä lisää työkaluja, jotka saattavat olla hyödyllisiä työnkulullesi