background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

P

rzykłady analizy płyt – c.d. 

Ćwiczenie 12 

 

PŁYTA PROSTOKĄTNA, SWOBODNIE PODPARTA, 

DOWOLNIE OBCIĄŻONA 

 

Rzut z góry: 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Przyjmujemy  rozwiązanie  powyższego  zagadnienia  za  pomocą 
szeregu Fouriera

a

 

 

1

x

 

2

x

 

(

)

1

2

,

q x x

, ,

E

h

ν  

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

Założymy szereg sinusowy, gdyż możemy zawsze uważać 

(

)

1

2

,

q x x

 

za funkcję nieparzystą dwóch zmiennych, zgodnie z wyobrażalnym 
schematem: 

 

 

a

 

a

 

a

 

 

+

 

 

+

 

 

 

+

 

 

 

+

 

 

+

 

 

(

)

1

2

1

2

1

1

,

sin

sin

mn

m

n

m x

n x

q x x

a

a

b

π

π

=

=

=

∑∑

gdzie: 

(

)

1

2

1

2

1

2

0 0

4

,

sin

sin

a b

mn

m x

n x

a

q x x

dx dx

ab

a

b

π

π

=

∫∫

przy czym: 

,

m n

 – 

liczby całkowite: 

1, 2,3...

 

 

Powyższy wzór wynika z ortogonalności funkcji 

( )

sin

  i dowodzi 

się go analogicznie jak w przypadku szeregów pojedynczych! 

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

(

)

1

2

0

,

q x x

q

const

=

=

Przykładowo: 

 

Niech: 

 

 

Wówczas: 

(

)

1

2

1

2

1

2

0 0

4

,

sin

sin

a b

mn

m x

n x

a

q x x

dx dx

ab

a

b

π

π

=

∫∫

 

0

1

2

1

2

0 0

4

sin

sin

a b

mn

q

m x

n x

a

dx dx

ab

a

b

π

π

=

∫∫

 

0

1

2

0

0

4

cos

cos

a

b

mn

q

m x

n x

a

b

a

ab

m

a

n

b

π

π

π

π

 

=

⋅ −

⋅ −

 

 

 

 

Zatem: 

0

4

2

2

mn

q

a

b

a

ab

m

n

π π

=

=

0
2

16 q

mn

π

, jeżeli 

m

 i 

n

 

są nieparzyste, 

 

lub: 

0

mn

a

=

, gdy 

m

 lub 

n

 jest parzyste! 

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

ogólnym przypadku obciążenia zakładamy rozwiązanie: 

(

)

1

2

1

2

1

1

,

sin

sin

mn

m

n

m x

n x

w x x

w

a

b

π

π

=

=

=

∑∑

 

 

Funkcja ta spełnia warunki brzegowe swobodnego podparcia

 

Podstawienie do równania: 

(

)

(

)

0

1

2

4

1

2

,

,

q

x x

w x x

D

=

 

daje związek: 

2

2

2

mn

mn

m

n

D

w

a

a

b

π

π

+

=

 

czyli: 

(

)

1

2

1

2

2

4

2

2

1

1

1

,

sin

sin

mn

m

n

a

m x

n x

w x x

D

a

b

m

n

a

b

π

π

π

=

=

=

 

 

+

 

 

 

 

∑∑

 

przy czym: 

,

m n

 – 

liczby całkowite: 

1, 2,3...

 

 

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

 
 
Przypadek szczególny:

(

)

1

2

0

,

q x x

q

const

=

=

 

 

(

)

0

1

2

1

2

2

6

2

2

1

1

16

,

sin

sin

mn

m

n

q

a

m x

n x

w x x

D

a

b

m

n

mn

a

b

π

π

π

=

=

=

 

 

+

 

 

 

 

∑∑

gdzie: 

,

m n

 – 

liczby całkowite nieparzyste: 

1,3,5...

 

 

 
 

Maks. 

ugięcie:

( )

1

2

1

0

2

6

2

2

1

1

2

1

16

2

max

2

m n

m

n

a

x

q

w  

b

D

x

m

n

mn

a

b

π

+

=

=

=

 =

=

 

 

+

 

 

 

 

∑∑

 

 

 
 

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

Szereg ten jest szybkozbieżny, często wystarczy tylko pierwszy jego 
wyraz (tj. dla 

1

m

= , 

1

n

=

), przykładowo: 

 

1) 

Jeżeli a b

=  oraz 

1

m

n

= = : 

4

4

0

0

6

4

max

0,00416

q a

q a

w  

D

D

π

⋅ ⋅

=

=

 

po uwzględnieniu większej liczby wyrazów → 

4

0

max

0,00406

q a

w  

D

=

 

(wynik ścisły) 

2) 

Jeżeli 

3

b

a

=

, to: 

4

0

max

0,0122

q a

w  

D

=

 

(wynik ścisły) 

3) 

Jeżeli → ∞ (pasmo), to: 

4

0

max

0,0130

q a

w  

D

=

 

(wynik ścisły) 

 

Wniosek:  dla 

3

b

a

>

  obliczenia praktyczne 

płyty  można  zastąpić 

obliczeniem 

pasma  płytowego  (dla  obciążeń  zbliżonych  do 

równomiernie rozłożonych)! 

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

PŁYTA KWADRATOWA 

– WYZNACZANIE MOMENTÓW 

W PŁYCIE 

 

1

5

ν

Rzut z góry: 
 
 
 
 
 
 
 

 

Przyjęto dla płyty żelbetowej: 

 

 

Dla  a

b

= : 

(

)

(

)

4

0

1

2

1

2

2

6

2

2

1

1

16

,

sin

sin

m

n

q

m x

n x

a

w x x

D

a

a

mn m

n

π

π

π

=

=

=

+

∑∑

 

Dodatkowo, z symetrii:  

(

)

(

)

11

1

2

22

1

2

,

,

M

x x

M

x x

=

;  

,11

,22

w

w

=

 

1

x

 

2

x

 

a

a

 

, ,

E

h

ν  

(

)

1

2

,

q x x

q

const

= =

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

Moment zginający: 

(

)

(

)

11

,11

,22

,11

1

M

D

w

w

D w

ν

ν

= − ⋅

+ ⋅

= − ⋅

⋅ +

 

(

)

2

0

1

2

,11

2

4

2

2

1

1

16

sin

sin

m

n

q a

m x

n x

m

w

D

a

a

n

m

n

π

π

π

=

=

= −

+

∑∑

 

→ dla

 

1

m

= , 

1

n

=  i dla 

1

2

x

a

=

2

2

x

a

=

 

mamy: 

(

)

2

2

0

11

0

4

4

1

0,048

q a

M    

q a

ν

π

⋅ ⋅

=

⋅ +

⋅ ⋅

 

 

Moment 

skręcający: 

(

)

12

,12

1

M

D

w

ν

= − ⋅ − ⋅

 

(

)

2

0

1

2

,12

2

4

2

2

1

1

16

1

cos

cos

m

n

q a

m x

n x

w

D

a

a

m

n

π

π

π

=

=

=

+

∑∑

 

→ dla

 

1

m

= , 

1

n

=  i dla 

1

0

x

=

2

0

x

=

 

mamy: 

(

)

2

2

0

12

0

4

4

1

0,032

q a

M    

q a

ν

π

⋅ ⋅

= −

⋅ −

≈ −

⋅ ⋅

 

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

Obliczymy 

moment zginający w przypadku osi obróconych o kąt 

45

ϕ

=

°. 

 
 
 
 
 
 
 
 

Ze wzorów transformacyjnych dla 

naprężeń, wynika iż: 

2

2

11

22

12

cos

sin

sin 2

nn

M

M

M

M

ϕ

ϕ

ϕ

=

+

+

 

(

)

22

11

12

1

sin 2

cos 2

2

ns

M

M

M

M

ϕ

ϕ

= ⋅

+

 

 

Zatem, dla 

45

ϕ

=

°: 

2

2

11

22

12

2

2

1

2

2

nn

M

M

M

M

=

+

+

 

11

11

12

1

1

1

2

2

nn

M

M

M

M

=

⋅ +

⋅ +

⋅  

→ 

11

12

nn

M

M

M

=

+

 

1

x

 

2

x

 

s

 

n

 

ϕ

 

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

10 

Wykresy momentów w płycie: 

 

Jeżeli dla 

45

ϕ

=

° mamy: 

11

12

nn

M

M

M

=

+

 

to w szczególności: 

→ 

( )

2

0

0;0

0,032

nn

M

q a

= −

 

→ 

(

)

2

0

;

0,048

2

2

nn

a

a

M

q a

=

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

s

 

n

 

1

x

 

2

x

 

 

a

 

0, 032

 

0, 032

 

0, 048

0, 048

11

M

2

0

    q a

×

 

nn

M

 

0, 20

ν

=

background image

J. Górski, M. Skowronek, 

M. Gołota, K. Winkelmann  •  Teoria sprężystości i plastyczności  – Ćwicz. 12  •  KMBiM WILiŚ PG 

11 

Dyskusja! 

 

1) 

W  płycie  swobodnie  podpartej  (obciążonej  równomiernie) 

występują ujemne momenty zginające w narożach! 

Dlatego  też  w  żelbecie  zbroi  się  takie  płyty  w  narożach  również 
górą

5

a

 

na odległościach 

 

2) Sprawdzenie warunków równowagi w narożu 
 
 
 
 

Jak wyjaśnić ten paradoks? 

 

Odpowiedź:  Momenty oznaczone  wektorami osiowymi 

są momentami  skupionymi  (kNm), a momenty 

2

0

0,032 q a

 

są momentami rozłożonymi (kNm/m). 

Po pomnożeniu przez długości boków trójkąta „paradoks” ten znika.

 

 

(

)

0,032   zginaj

ący

 

(

)

0,032   skr

ęcający

 

(

)

0,032   skr

ęcający

 


Document Outline