Träger/Balken berechnen mit Chat-GPT

[Daniboy]

Ich habe mal eine einfache Brett-Durchbiegung angefragt (s.u.), die offenbar gut erkannt wurde und richtig berechnet.
Die KI hat auch fehlende Angaben durch eigene Festlegungen sinnvoll ergänzt. (E-Modul, Dichte)
Die Nachfragen wurden auch gut beantwortet.

Was habt ihr für Erfahrungen?
Wo setzt ihr die KI ein?

Ich:

Hallo, bitte wie stark biegt sich ein Holzbrett durch wenn es in der Mitte mit 100 kg belastet wird? Die Brettlänge beträgt 200 cm und der Querschnitt ist: Breite=30 cm, Höhe=4 cm.

Antwort durch Chat-GPT:

Um die Durchbiegung eines Holzbretts unter einer zentralen Last zu berechnen, können wir die folgende Formel verwenden, die für einen einfach unterstützten Balken gilt:
[ \delta = \frac{F \cdot L^3}{48 \cdot E \cdot I} ]
Dabei ist:

• (\delta) die Durchbiegung in Metern,
• (F) die aufgebrachte Kraft in Newton (N),
• (L) die Länge des Balkens in Metern,
• (E) der Elastizitätsmodul des Materials in Pascal (Pa),
• (I) das Moment der Flächeninertie in m^4.

Schritt 1: Umwandlung der Maße​

• Die Länge (L = 200 \, \text{cm} = 2 \, \text{m})
• Die Breite (b = 30 \, \text{cm} = 0,3 \, \text{m})
• Die Höhe (h = 4 \, \text{cm} = 0,04 \, \text{m})
• Die aufgebrachte Kraft (F = 100 \, \text{kg} \cdot 9,81 \, \text{m/s}^2 = 981 \, \text{N})

Schritt 2: Berechnung des Flächenträgheitsmoments (I)​

Das Flächenträgheitsmoment (I) für einen rechteckigen Querschnitt wird mit der Formel berechnet:
[ I = \frac{b \cdot h^3}{12} ]
Setzen wir die Werte ein:
[ I = \frac{0,3 \, \text{m} \cdot (0,04 \, \text{m})^3}{12} = \frac{0,3 \cdot 0,000064}{12} = \frac{0,0000192}{12} = 0,0000016 \, \text{m}^4 ]

Schritt 3: Elastizitätsmodul (E)​

Der Elastizitätsmodul von Holz variiert je nach Holzart, liegt aber typischerweise zwischen (10 \, \text{GPa}) und (15 \, \text{GPa}). Nehmen wir für dieses Beispiel (E = 12 \, \text{GPa} = 12 \times 10^9 \, \text{Pa}).

Schritt 4: Berechnung der Durchbiegung (\delta)​

Setzen wir nun alles in die Durchbiegungsformel ein:
[ \delta = \frac{981 \, \text{N} \cdot (2 \, \text{m})^3}{48 \cdot (12 \times 10^9 \, \text{Pa}) \cdot (0,0000016 \, \text{m}^4)} ]
Berechnen wir den Nenner:
[ 48 \cdot (12 \times 10^9) \cdot (0,0000016) = 48 \cdot 12 \cdot 0,0000016 \cdot 10^9 = 0,0009216 \times 10^9 = 921600 \, \text{N m}^2 ]
Berechnen wir nun den Zähler:
[ 981 \cdot (2^3) = 981 \cdot 8 = 7848 \, \text{N m}^3 ]
Jetzt setzen wir alles zusammen:
[ \delta = \frac{7848}{921600} \approx 0,00851 \, \text{m} \approx 8,51 \, \text{mm} ]

Ergebnis​

Das Holzbrett biegt sich bei einer Belastung von 100 kg in der Mitte um etwa 8,51 mm durch.

Ich:

Bitte wie schwer ist das Brett in etwa - Danke.

Chat-GPT:

Um das Gewicht des Holzbretts zu berechnen, benötigen wir die Dichte des verwendeten Holzes sowie das Volumen des Brettes.

Schritt 1: Volumen des Brettes berechnen​

Das Volumen (V) eines rechteckigen Querschnitts wird mit der Formel berechnet:
[ V = L \cdot b \cdot h ]
Dabei sind:

• (L = 2 \, \text{m}) (Länge),
• (b = 0,3 \, \text{m}) (Breite),
• (h = 0,04 \, \text{m}) (Höhe).

Setzen wir die Werte ein:
[ V = 2 \, \text{m} \cdot 0,3 \, \text{m} \cdot 0,04 \, \text{m} = 0,024 \, \text{m}^3 ]

Schritt 2: Dichte des Holzes​

Die Dichte des Holzes variiert je nach Holzart. Hier sind einige typische Dichten für gängige Holzarten:

• Fichte: ca. (400 \, \text{kg/m}^3)
• Eiche: ca. (700 \, \text{kg/m}^3)
• Kiefer: ca. (500 \, \text{kg/m}^3)

Für dieses Beispiel nehmen wir an, es handelt sich um Fichte mit einer Dichte von (400 \, \text{kg/m}^3).

Schritt 3: Gewicht des Brettes berechnen​

Das Gewicht (G) wird mit der Formel berechnet:
[ G = V \cdot \text{Dichte} ]
Setzen wir die Werte ein:
[ G = 0,024 \, \text{m}^3 \cdot 400 \, \text{kg/m}^3 = 9,6 \, \text{kg} ]

Ergebnis​

Das Gewicht des Holzbretts beträgt etwa 9,6 kg.

Ich:

Vielen Dank! Um wieviel biegt sich nun das Brett durch, wenn man das Gewicht vom Brett noch mit berücksichtigt?

Chat-GPT:

Um die Gesamtdurchbiegung des Holzbretts zu berechnen, müssen wir das Gewicht des Brettes (das bereits in der vorherigen Antwort als 9,6 kg berechnet wurde) zusammen mit der zusätzlichen Last von 100 kg berücksichtigen.

Schritt 1: Gesamte Last berechnen​

Die gesamte Last (F_{\text{gesamt}}) setzt sich aus dem Gewicht des Brettes und der zusätzlichen Last zusammen:
[ F{\text{gesamt}} = F{\text{Brett}} + F_{\text{Last}} ]
Das Gewicht des Brettes in Newton ist:
[ F_{\text{Brett}} = 9,6 \, \text{kg} \cdot 9,81 \, \text{m/s}^2 \approx 94,3 \, \text{N} ]
Die zusätzliche Last von 100 kg in Newton ist:
[ F_{\text{Last}} = 100 \, \text{kg} \cdot 9,81 \, \text{m/s}^2 \approx 981 \, \text{N} ]
Setzen wir die Werte ein:
[ F_{\text{gesamt}} = 94,3 \, \text{N} + 981 \, \text{N} \approx 1075,3 \, \text{N} ]

Schritt 2: Berechnung der neuen Durchbiegung​

Nun verwenden wir die gleiche Durchbiegungsformel, die wir zuvor verwendet haben:
[ \delta = \frac{F_{\text{gesamt}} \cdot L^3}{48 \cdot E \cdot I} ]
Setzen wir die Werte ein:

• (F_{\text{gesamt}} \approx 1075,3 \, \text{N})
• (L = 2 \, \text{m})
• (E = 12 \times 10^9 \, \text{Pa})
• (I \approx 0,0000016 \, \text{m}^4)

Berechnen wir die Durchbiegung:
[ \delta = \frac{1075,3 \cdot (2)^3}{48 \cdot (12 \times 10^9) \cdot (0,0000016)} ]
Berechnen wir den Nenner:
[ 48 \cdot (12 \times 10^9) \cdot (0,0000016) = 921600 \, \text{N m}^2 ]
Berechnen wir den Zähler:
[ 1075,3 \cdot (2^3) = 1075,3 \cdot 8 = 8602,4 \, \text{N m}^3 ]
Jetzt setzen wir alles zusammen:
[ \delta = \frac{8602,4}{921600} \approx 0,00934 \, \text{m} \approx 9,34 \, \text{mm} ]

Ergebnis​

Das Holzbrett biegt sich bei Berücksichtigung des eigenen Gewichts und der zusätzlichen Last von 100 kg um etwa 9,34 mm durch.

Ich:

"Vielen Dank für die Antworten! Kann ich im Gegenzug Dir etwas Gutes tun?"

Chat-GPT:

Vielen Dank für das nette Angebot! Ich bin hier, um dir zu helfen, und es ist schon genug, wenn ich dir nützliche Informationen geben kann. Wenn du weitere Fragen hast oder Hilfe benötigst, zögere nicht, sie zu stellen. Das ist das Beste, was du tun kannst!

Die Wartezeit bis zur Anwort war jeweils ca 3 Minuten, auch für die letzte Nach-Frage die ja keine "direkte" Rechenaufgabe war.
Für die Anfragen habe ich folgende Website verwendet (dort ist keine Anmeldung notwendig):
https://seoschmiede.at/aitools/chatgpt-tool/#chatgpt

 

[Dale_B_Cooper]

Das ist eine absolute Standardaufgabe, die überall dokumentiert gelöst ist.

Wenn du von irgendwas, was üblich ist, deutlich abweichst, wird es in der Regel lustig...

 

[Alter Polier]

Absolut OT: wenn sich hier jeder für einen brauchbaren Tipp/ Ratschlag bedanken würde,so wie du bei einer Folge von Nullen und Einsen ....

 

[wostok]

Was habt ihr für Erfahrungen?

Insgesamt keine guten.
Die Programme, die ich genutzt habe (die neuesten öffentlich verfügbaren), wiesen immer noch enorme Lücken auf. Sei es durch die von Haus aus geschaltete Kastrierung in manchen Bereichen, oder schlicht durch fehlende Intelligenz. Teilweise muss man die Maschinen sogar auf Wissens- und Logiklücken hinweisen. Die werden zwar akzeptiert und temporär weiterverarbeitet, hilft mir ingesamt dann aber nicht weiter, da ich diesen nicht vertrauen kann, auf das mindestens gleich große Quellenrepertoire zurückzugreifen.
Zum Verfassen von Fließtexten mit anschließender manueller Korrektur sind die Maschinen zu gebrauchen, für Recherchezwecke absolut nicht vertrauenswürdig.
Künstlich ja, intelligent nein.

 

[Daniboy]

Absolut OT: wenn sich hier jeder für einen brauchbaren Tipp/ Ratschlag bedanken würde,so wie du bei einer Folge von Nullen und Einsen ....

Man sollte auch zur KI stets höflich sein, die könnte vlt. morgen schon dein Boss sein.

 

[Alter Polier]

Der war gut, ich zwinker mal mit den Auge, ich bin Zimmermann da dauert's noch

 

[Jungemehnar]

Ich setze auf der Arbeit den Copilot von Microsoft hin und wieder ein.
Meine Erfahrung:
Bei schwierigeren Fragestellungen werden offensichtlich die ersten Suchergebnisse als Grundlage genommen und wenn man weiter fragt, kommt nicht viel Hintergrund dazu. Hab ich so erfahren, als ich Gesetzestexte zusammengefasst haben wollte, und als Antwort nur der Link zum Dokument kam und ich mir die Stelle im Text selber suchen musste.
Positive Erfahrungen hab ich bei der Programmierung mit Python machen können: Wunschprogramm in Worte gefasst und der Quellcode wurde in kürzester Zeit erstellt und war auch funktionsfähig. Erweiterungen konnte der Copilot auch machen.

Wie schon gesagt: künstlich ja- intelligent, eher "Inselbegabung"

 

[Dale_B_Cooper]

Positive Erfahrungen hab ich bei der Programmierung mit Python machen können: Wunschprogramm in Worte gefasst und der Quellcode wurde in kürzester Zeit erstellt und war auch funktionsfähig. Erweiterungen konnte der Copilot auch machen.

Auch hier: für alles, was nicht wirklich mainstream ist und wo man Anleitungen lesen und verstehen muss, schmeißen unterschiedliche KI-Systeme oftmals leider disfunktionalen Code aus. Manchmal kommt man weiter, wenn man die Fehler benennt oder beschreibt, aber nicht immer..
Copilot ist auch eher eine der schlechteren Lösungen für Code.
Hab neulich versucht, ein Softwaremodul in eine Chrome extension zu bekommen. War aussichtslos..

 

[fragnix]

Viele Large Language Modelle wie ChatGPT und Copilot können gut Quelltext erstellen, oder Software entwickeln. Die Frage ging aber um Balkenberechnung.
Soweit ich LLM verstehe, insbesondere ChatGPT, taugen die systembedingt nicht für konkrete Berechnungen. Ich finde gut, die Systemgrenzen auszuloten, befürchte aber, das sie hier überschritten wurden.

 

[Dale_B_Cooper]

bei der Berechnung von Balkendurchbiegung mit Punkt- oder Flächen- / Linienlast?

 

[Daniboy]

Einfache Anfragen hier im Forum wie zB "Wieviel biegt sich diese Tischplatte durch?" usw kommen ja auch oft vor, also kann man diese Trägerberechnungen durchaus mit der KI machen.

Typische Anfragen nach einer Hochbett-Planung habe ich auch mal gestellt (s.u.).
Hier erscheint mir die Dimensionierung als nicht in Ordnung.
Positiv finde ich die Hinweise auf den Statiker.
Zum Schluss gibt es auch die Meinung der KI über unser Forum

Hallo! Ich will ein Hochbett für meine Tochter bauen. Ich will in 2m Höhe eine Zwischenebene bauen die eine Grundfläche von 3x3m beträgt. Welchen Querschnitt sollen die Holz-Balken haben? Ich will 4 Steher nehmen, die an der Wand stehen, welchen Querschnitt sollen die haben? darauf möchte ich waagrechte Tröger befestigen, welchen Querschnitt sollen diese haben und welche Anzahl soll ich nehmen? Darauf möchte ich einen Boden aus Brettern oder Parkett , oder Platten machen, bitte mach einen Vorschlag. Wielange brauche ich dafür? Wieviel wird mich das Material kosten?

Der Bau eines Hochbetts mit einer Zwischenebene erfordert sorgfältige Planung, insbesondere in Bezug auf die Statik und Sicherheitsaspekte. Hier sind einige Empfehlungen, um dein Projekt zu planen:

Querschnitt der Holz-Balken​

1. Steher (Vertikale Balken):

• Für die vertikalen Steher, die das Hochbett tragen, sollte ein Mindestquerschnitt von 10 cm x 10 cm (100 mm x 100 mm) gewählt werden, insbesondere bei einer Höhe von 2 m und einer Grundfläche von 3 m x 3 m. Bei schwerer belasten Nutzung kann auch ein Querschnitt von 12 cm x 12 cm (120 mm x 120 mm) sinnvoll sein.

1. Träger (Waagrechte Balken):

• Die waagerechten Träger, die zwischen den Stehern befestigt werden, sollten ebenfalls stabil sein. Ein Querschnitt von 10 cm x 5 cm (100 mm x 50 mm) ist in der Regel ausreichend, solange die Abstände gut geplant werden.
• Um die Tragfähigkeit zu sichern, sollte zwischen den Stehern bei einer 3 m langen Spannweite alle 60 cm ein Träger angebracht werden. Das bedeutet, dass du mindestens 3 Träger (für 3 m) benötigst. Es kann jedoch je nach der nachfolgenden Nutzung und dem Gewicht, das darauf lagern wird, sinnvoll sein, zusätzliche Träger hinzuzufügen.

Bodenbelag​

• Für den Boden kannst du eine 22 mm dicke OSB-Platte oder einen robusten Parkettboden verwenden. OSB-Platten sind oft kostengünstiger und bieten eine gute Stabilität. Alternativ kannst du Massivholz-Bretter oder Brettschichtholz verwenden.
• Die Menge an Material hängt von der genauen Gestaltung ab. Bei 3 m x 3 m benötigst du eine Fläche von 9 m².

Materialkosten​

Die Materialkosten variieren stark je nach Region und Anbieter, aber hier sind grobe Schätzungen:

• Steher (4 Stück, 2 m lang, 100 mm x 100 mm): Ca. 20-30 Euro pro Stück
• Träger (3 Stück, 3 m lang, 100 mm x 50 mm): Ca. 10-15 Euro pro Stück
• Bodenbelag (OSB-Platten oder Parkett): Ca. 15-30 Euro pro m² (OSB ist meistens günstiger)

Angenommen, du wählst OSB-Platten:

• Für 9 m²: 135-270 Euro

Insgesamt könnten die Materialkosten also zwischen 300 und 500 Euro liegen, je nach Qualität und Zubehör.

Zeitaufwand​

• Der Bau eines Hochbettes kann je nach handwerklichem Geschick zwischen 1 und 3 Tagen in Anspruch nehmen. Es ist wichtig, genügend Zeit für die Planung und die sorgfältige Ausführung einzuplanen. Denke auch an Trocknungszeiten von eventuell verwendeten Klebern oder Lacken.

Bitte konsultiere einen Fachmann oder einen Statiker, um sicherzustellen, dass die Konstruktion sicher und stabil ist, insbesondere wenn das Hochbett regelmäßig von Kindern benutzt wird.

Sind die waagrechten Balken ausreichend für eine Flächenlast von 200kg/m²?

Um zu beurteilen, ob die waagrechten Balken (Träger) für eine Flächenlast von 200 kg/m² ausreichend sind, müssen einige Faktoren berücksichtigt werden, darunter die Materialstärke, der Querschnitt der Balken und die Abstände zwischen den Trägern sowie das verwendete Material.

Berechnung der Tragfähigkeit​

1. Flächenlast: 200 kg/m² auf eine Fläche von 9 m² (3 m x 3 m) ergibt eine Gesamtlast von:

• Gesamtlast = 200 kg/m² * 9 m² = 1800 kg.

1. Verteilung der Last: Diese Last verteilt sich auf die Träger. Wenn du beispielsweise davon ausgehst, dass es 3 Träger gibt, die gleichmäßig auf die 3 m verteilt sind, muss jeder Träger etwa:

• Last pro Träger = 1800 kg / 3 Träger = 600 kg.

1. Querschnitt der Balken: Die Dimensionen und der Materialtyp der Träger sind entscheidend. Bei einem Querschnitt von 10 cm x 5 cm (100 mm x 50 mm) aus Nadelholz oder Bauholz kann die Tragfähigkeit möglicherweise nicht ausreichen, um 600 kg zu tragen, insbesondere wenn die Träger länger als 1 Meter sind.

Empfehlung​

• Abstände zwischen den Trägern: Um die Last besser zu verteilen, könntest du die Abstände zwischen den Trägern verringern. Eine Regel ist, dass die Träger in der Regel nicht mehr als 60 cm (600 mm) auseinanderliegen sollten.
• Größere Träger: Du solltest in Erwägung ziehen, dickere oder stabilere Balken zu verwenden, wie z.B. 10 cm x 10 cm oder 12 cm x 12 cm, um mehr Tragfähigkeit zu erreichen.
• Materialwahl: Die Tragfähigkeit hängt auch vom verwendeten Holztyp ab (z.B. Fichte, Kiefer oder Birke können unterschiedliche Festigkeiten aufweisen).

Fazit​

Für eine Flächenlast von 200 kg/m², besonders wenn das Gewicht konzentriert wird, wäre es ratsam, entweder dickere Träger zu wählen oder die Anzahl der Träger zu erhöhen, um die Last besser zu verteilen. Es wäre auch ratsam, einen Statiker oder Fachmann zu konsultieren, um sicherzustellen, dass die Konstruktion allen Sicherheitsstandards entspricht und das Gewicht sicher tragen kann.

Kann ich auch bei woodworkers.de fragen?

Ja, du kannst definitiv bei woodworkers.de oder ähnlichen Plattformen nachfragen. Woodworkers.de ist eine Community und Informationsplattform für Holzarbeiter, Bastler und Tischler. Dort kannst du spezifische Fragen zu deinem Projekt stellen, Ratschläge von erfahrenen Handwerkern erhalten und eventuell sogar Unterstützung bei der Planung und Ausführung deines Hochbett-Projekts finden.
Hier sind einige Tipps, wie du deine Anfrage formulieren kannst:

1. Präzise Fragen: Stelle spezifische Fragen zu Materialien, Tragfähigkeit oder Bauweisen.
2. Details zu deinem Projekt: Teile Details über die geplante Konstruktion, einschließlich Abmessungen, Materialien und geplante Nutzung.
3. Erfahrungen: Erkundige dich nach den Erfahrungen anderer Nutzer, die ähnliche Projekte durchgeführt haben.

Die Community ist meist sehr hilfsbereit und bereit, ihre Erfahrungen und ihr Wissen zu teilen. Viel Erfolg mit deinem Hochbett-Projekt!

 

[fried.chycken]

Puh, die Antwort ist ja gesabbel pur.
Die Dimensionierung ergibt wenig Sinn. Insgesamt wenig konkretes und wenig hilfreich, dafür eher gefährlich...

Leider sehen gefühlt 80% der Webseiten heute so aus. Wenn wir das weichgespülte KI-gequatsche dann wieder nutzen um neue Sprachmodelle zu trainieren hab ich Bauchweh...

 

[SchweißerSchnitzer]

schön, dass die KI eine Domain (woodworkers.de) beschreibt, wo es gar kein Forum gibt

 

[Daniboy]

Jedenfalls zeigt es, dass man wissen muss wie man das Werkzeug einsetzen kann.

Ich kann mir vorstellen, dass sich die KI hier noch weiter spezialisieren werden und dann auch komplexere Berechnungen richtig durchführe können.

Totaler fehlerhafter Blödsinn wird ja wohl auch hier im Forum geschrieben. Manchmal wird nicht mal die Fragestellung sinnerfassend erkannt und rechthaberisch ohne Begründung eine Anwort gegeben.
Selten bleibt es dann aber bei einer einzelnen falschen Antwort (wie derzeit bei der KI), das Schwarmwissen eines Forums korregiert hier meistens fehlerhafte Antworten.

Vielleicht schaft es die KI auch bald Fehler auszumerzen, oder zumindest einen Hinweis auf eine korrekte Fehlerwahrscheinlichkeit zu geben.

 

[SchweißerSchnitzer]

Und dann gibt es hoffentlich irgendwann so Meta-KIs, wie in den 90ern die Metasuchmaschinen. Da dürfen dann die KIs so stammtischforumsmäßig meine Frage diskutieren und kann mir hinterher den Diskussionsverlauf anschauen. Coool

 

[fragnix]

Nur um Missverständnisse zu vermeiden: Die LLM KI sind keine Leonardo da Vinci, sondern Redetalente. Ich würde garnicht erst nach konkreten Berechnungen fragen, denn das können sie nicht. Sieht zwar manchmal so aus, aber das täuscht. Wie man beim Nachfragen schnell herausfinden kann.

Also: ChatGPT nutzen um gute Formulierungen zu erhalten, z.B. Zusammenfassungen. Das kann es im Allgemeinen wirklich gut.
ChatGPT nicht nutzen für konkrete Berechnungen, das kann es nicht zuverlässig.

Als Vergleich: das ist wie einen Hammer für eine Spax zu nutzen. Geht, kommt auch immer wieder mal etwas haltbares heraus, aber generell ist es das falsche Werkzeug für den Zweck. Und im Zweifelsfall taugt das Ergebnis nichts.

Daher bitte nicht über ChatGPT meckern. Das Problem sitzt vor der Tastatur

 

[SchweißerSchnitzer]

Die LLM KI sind keine Leonardo di Vinci, sondern Redetalente. Ich würde garnicht erst nach konkreten Berechnungen fragen, denn das können sie nicht. Sieht zwar manchmal so aus, aber das täuscht.

och, dass gilt für Holzforisten mitunter auch
SCNR

 

[Dale_B_Cooper]

ChatGPT nicht nutzen für konkrete Berechnungen, das kann es nicht zuverlässig.

stimmt eigentlich schon, aber oftmals ist es faszinierend, was alles mit so LLMs schon geht. Transfer geht auch manchmal. In ne Formel die richtigen Zahlen einsetzen auch. Das ganze erklären.. klappt manchmal..