Apskaičiuokite tikslius arkos matmenis statybos projektams. Įveskite spindulį, atstumą arba aukštį, kad nustatytumėte visus matavimus, įskaitant arkos ilgį ir arkos plotą, kad gautumėte tobulas apvalias arkas.
Arkos skaičiuoklė yra būtinas įrankis architektams, inžinieriams, statybininkams ir „pasidaryk pats“ entuziastams, kurie nori nustatyti tikslius matmenis arkų statybai. Ši skaičiuoklė supaprastina sudėtingas matematikos sąsajas tarp pagrindinių arkos matmenų: spindulio, atstumo ir aukščio. Suprasdami ir tiksliai apskaičiuodami šiuos parametrus, galite sukurti struktūriškai tvirtas ir estetiškai patrauklias arkos formas durims, langams, tiltams ir kitiems architektūriniams elementams.
Arkos buvo pagrindiniai architektūros elementai tūkstančius metų, paskirstydamos svorį ir sukurdamos elegantiškas, atviras erdves. Nesvarbu, ar atnaujinate istorinius pastatus, projektuojate modernią struktūrą, ar dirbate namų tobulinimo projekte, tikslūs arkos matmenys yra būtini sėkmingai statybai. Ši skaičiuoklė pašalina spėliones ir sudėtingus rankinius skaičiavimus, leisdama jums sutelkti dėmesį į dizaino ir statybos procesą.
Prieš pradedant skaičiavimus, svarbu suprasti pagrindinius arkos matmenis:
Arkos skaičiuoklė naudoja šias formules, kad nustatytų ryšius tarp spindulio, atstumo ir aukščio:
Ši formulė taikoma, kai:
Ši formulė taikoma, kai:
Ši formulė taikoma, kai:
Kur θ (theta) yra centrinis kampas radianais:
Kur θ yra centrinis kampas, kaip apibrėžta aukščiau.
Mūsų arkos skaičiuoklė siūlo tris skaičiavimo režimus, kad atitiktų skirtingas scenarijas, su kuriais galite susidurti savo projektuose. Sekite šiuos žingsnius, kad gautumėte tikslius arkos matmenis:
Atlikus skaičiavimą, gausite šiuos rezultatus:
Šie matavimai yra būtini:
Skaičiuoklė taiko šiuos matematikos apribojimus, kad užtikrintų galiojančius arkos matmenis:
Jei įvesite vertes, kurios pažeidžia šiuos apribojimus, skaičiuoklė parodys klaidos pranešimą ir nukreips jus į galiojančius įvedimus.
Arkos skaičiavimai yra gyvybiškai svarbūs daugelyje sričių ir taikymų:
Nors ši skaičiuoklė orientuota į apskritas arkas, kitos arkos rūšys apima:
Kiekviena rūšis turi savo skaičiavimo metodus ir struktūrines savybes, tinkamas skirtingiems taikymams ir estetinėms preferencijoms.
Arka turi turtingą istoriją, trunkančią tūkstančius metų ir apimančią daugybę civilizacijų:
Pirmieji arkos pasirodė Mesopotamijos architektūroje apie 2500 m. pr. m. e. Tai dažniausiai buvo formuojama naudojant korbelinimo technikas, o ne tikras arkas. Senovės egiptiečiai taip pat naudojo primityvias arkas požeminėse struktūrose.
Romėnai tobulino pusapvalę arką ir plačiai ją naudojo savo architektūroje. Pagrindiniai pasiekimai apėmė:
Viduramžiai matė arkos formų evoliuciją, ypač:
Šiais laikotarpiais matėme sugrįžimą prie klasikinės formos su:
Moderni architektūra ir toliau naudoja arkas su:
Per visą istoriją tikslus arkos matmenų skaičiavimas buvo esminis tiek struktūriniam stabilumui, tiek estetinei harmonijai.
Štai arkos skaičiavimo formulių įgyvendinimai įvairiose programavimo kalbose:
1' Excel VBA Funkcija Arkos Skaičiavimams
2Function CalculateRise(radius As Double, span As Double) As Double
3 ' Patikrinkite apribojimus
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 ' Patikrinkite apribojimus
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 """Apskaičiuoti arkos aukštį, žinant spindulį ir atstumą."""
5 if span > 2 * radius:
6 raise ValueError("Atstumas negali būti didesnis už dvigubą spindulį")
7 return radius - math.sqrt(radius**2 - (span/2)**2)
8
9def calculate_radius(span, rise):
10 """Apskaičiuoti arkos spindulį, žinant atstumą ir aukštį."""
11 return (span**2) / (8 * rise) + (rise / 2)
12
13def calculate_span(radius, rise):
14 """Apskaičiuoti arkos atstumą, žinant spindulį ir aukštį."""
15 if rise > radius:
16 raise ValueError("Aukštis negali būti didesnis už spindulį")
17 return 2 * math.sqrt(2 * radius * rise - rise**2)
18
19def calculate_arc_length(radius, span):
20 """Apskaičiuoti arkos ilgį."""
21 theta = 2 * math.asin(span / (2 * radius))
22 return radius * theta
23
24def calculate_arch_area(radius, span, rise):
25 """Apskaičiuoti arkos segmento plotą."""
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 * Apskaičiuoti arkos aukštį, žinant spindulį ir atstumą
3 */
4function calculateRise(radius, span) {
5 if (span > 2 * radius) {
6 throw new Error("Atstumas negali būti didesnis už dvigubą spindulį");
7 }
8 return radius - Math.sqrt(radius**2 - (span/2)**2);
9}
10
11/**
12 * Apskaičiuoti arkos spindulį, žinant atstumą ir aukštį
13 */
14function calculateRadius(span, rise) {
15 return (span**2) / (8 * rise) + (rise / 2);
16}
17
18/**
19 * Apskaičiuoti arkos atstumą, žinant spindulį ir aukštį
20 */
21function calculateSpan(radius, rise) {
22 if (rise > radius) {
23 throw new Error("Aukštis negali būti didesnis už spindulį");
24 }
25 return 2 * Math.sqrt(2 * radius * rise - rise**2);
26}
27
28/**
29 * Apskaičiuoti arkos ilgį
30 */
31function calculateArcLength(radius, span) {
32 const theta = 2 * Math.asin(span / (2 * radius));
33 return radius * theta;
34}
35
36/**
37 * Apskaičiuoti arkos segmento plotą
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 * Apskaičiuoti arkos aukštį, žinant spindulį ir atstumą
4 */
5 public static double calculateRise(double radius, double span) {
6 if (span > 2 * radius) {
7 throw new IllegalArgumentException("Atstumas negali būti didesnis už dvigubą spindulį");
8 }
9 return radius - Math.sqrt(radius * radius - (span * span) / 4);
10 }
11
12 /**
13 * Apskaičiuoti arkos spindulį, žinant atstumą ir aukštį
14 */
15 public static double calculateRadius(double span, double rise) {
16 return (span * span) / (8 * rise) + (rise / 2);
17 }
18
19 /**
20 * Apskaičiuoti arkos atstumą, žinant spindulį ir aukštį
21 */
22 public static double calculateSpan(double radius, double rise) {
23 if (rise > radius) {
24 throw new IllegalArgumentException("Aukštis negali būti didesnis už spindulį");
25 }
26 return 2 * Math.sqrt(2 * radius * rise - rise * rise);
27 }
28
29 /**
30 * Apskaičiuoti arkos ilgį
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 * Apskaičiuoti arkos segmento plotą
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
Štai keletas praktinių arkos skaičiavimų pavyzdžių dažniems scenarijams:
Duota:
Apskaičiuoti:
Duota:
Apskaičiuoti:
Duota:
Apskaičiuoti:
Aukštis konkrečiai nurodo vertikalų atstumą nuo pradžios linijos (horizontalios linijos, sujungiančios du galinius taškus) iki aukščiausio arkos intrados (vidinės kreivės) taško. Terminas aukštis kartais gali reikšti bendrą arkos angos aukštį, įskaitant bet kokius vertikalius elementus žemiau pradžios linijos.
Ši skaičiuoklė specialiai sukurta apskritoms arkos (arkoms, formuojamoms iš apskritimo segmento). Ji nesuteiks tikslių skaičiavimų kitoms arkos rūšims, tokioms kaip elipsinės, parabolinės ar gotikinės arkos, kurios seka skirtingas matematikos kreives.
Tobuloje pusapvalėje arkos spindulys yra lygiai pusė atstumo, o aukštis atitinka spindulį. Tai sukuria pusapvalę formą, kur aukščio ir atstumo santykis yra 0,5.
Idealus aukščio ir atstumo santykis priklauso nuo jūsų konkrečios taikymo srities:
Tai yra matematinis apribojimas apskritoms arkos. Kai atstumas lygus dvigubam spinduliui, turite pusapvalę arką (pusapvalę). Geometriškai neįmanoma sukurti apskritos arkos su atstumu, didesniu už dvigubą spindulį.
Aukštis nurodo atstumą nuo pradžios linijos iki aukščiausio arkos taško. Apskritos arkos atveju šis atstumas negali viršyti apskritimo spindulio. Jei aukštis lygus spinduliui, turite pusapvalę arką.
Norėdami įvertinti medžiagas:
Katenarinė arka (sekančia pakabintos grandinės kreive) teoriškai yra stipriausia, nes puikiai paskirsto kompresines jėgas. Tačiau apskritos ir parabolinės arkos taip pat gali būti labai stiprios, kai tinkamai projektuojamos pagal jų specifines apkrovų sąlygas.
Ši skaičiuoklė suteikia matmenis 2D arkos profiliui. 3D struktūroms, tokioms kaip cilindriniai skliautai, galite taikyti šiuos skaičiavimus skerspjūvyje ir tada išplėsti dizainą trečioje dimensijoje.
Allen, E., & Iano, J. (2019). Statybos Medžiagų ir Metodų Pagrindai. John Wiley & Sons.
Beckmann, P. (1994). Struktūriniai Aspektai Pastatų Išsaugojimo. McGraw-Hill Education.
Ching, F. D. K. (2014). Statybos Iliustracijos. John Wiley & Sons.
Fletcher, B. (1996). Architektūros Istorija Lyginamuoju Metodu. Architectural Press.
Heyman, J. (1995). Akmeninė Skeletai: Statybinė Inžinerija Mūrinės Architektūros. Cambridge University Press.
Salvadori, M. (1990). Kodėl Pastatai Stovi: Architektūros Stiprumas. W. W. Norton & Company.
Sandaker, B. N., Eggen, A. P., & Cruvellier, M. R. (2019). Architektūros Struktūriniai Pagrindai. Routledge.
Dabar, kai suprantate arkos matmenų matematiką ir svarbą, išbandykite mūsų skaičiuoklę, kad gautumėte tikslius matavimus savo kitam projektui. Nesvarbu, ar projektuojate didingą įėjimą, atnaujinate istorinius pastatus, ar kuriate sodo elementą, tikslūs arkos matmenys yra tik keli paspaudimai.
Dėl daugiau architektūrinių ir statybinių skaičiuoklių, tyrinėkite mūsų kitus įrankius, sukurtus supaprastinti sudėtingus skaičiavimus ir padėti jums pasiekti profesionalius rezultatus.
Raskite daugiau įrankių, kurie gali būti naudingi jūsų darbo eiga.