background image

METODYKA ROZWIĄZYWANIA ZAGADNIŃ 

TECHNICZNYCH 

w-6 

MT_SS - w 6 

Zagadnienia statycznie wyznaczalne 

 

Układ konstrukcyjny jest statycznie wyznaczalny, jeżeli 
liczba reakcji wywołanych więzami oraz liczba innych 
warunków geometrycznych jest równa liczbie stopni 
swobody, jakie ciału sztywnemu lub układowi 
mechanicznemu należy odebrać dla jego 
unieruchomienia. 

 

Jeśli liczba niewiadomych reakcji jest większa od liczby 
równań równowagi wynikających ze statyki, wówczas taki 
układ jest układem statycznie niewyznaczalnym.  

background image

MT_SS - w 6 

Przestrzenny zbieżny układ sił 

 

Tok postępowania: 

 

1. Określić czy badany układ jest układem prostym (jedną 

bryłą), czy też złożonym (kilka brył połączonych). 

 

2. Ustalić analizowany obiekt rozważań, którego 

równowagę chcemy poddać analizie i wyodrębnić go z 
całej konstrukcji. 

 

3. Ustalić rodzaje więzów i ich oddziaływanie. 

 

4. W przypadku układu złożonego należy myślowo rozdzielić 

cały układ na układy proste (jednobryłowe) posługując 
się metodą przecięć, a w miejscach przecięć dołożyć 
równoważące się tzw. zerowe dwójki sił). 

background image

MT_SS - w 6 

 

5. Określić czy badany układ jest układem prostym (jedną 

bryłą), czy też złożonym (kilka brył połączonych). 

 

6. Ustalić rodzaj układu sił działających na ciało. 

 

7. Przyjąć odpowiedni układ współrzędnych (układ 

odniesienia) najwygodniejszy do rozwiązania 
rozpatrywanego przykładu. 

 

8. W miejscu podpór nanieść odpowiednie reakcje. 

 

9. Ułożyć odpowiednie równania równowagi. 

background image

MT_SS - w 6 

10. Sprawdzić statyczną wyznaczalność układu sił. 

 

11. Rozwiązać sformułowany układ równań, wyznaczając 

występujące w nim niewiadome. 

 

12. Podać i sprawdzić wymiary wyznaczonych wielkości. 

 

13. Przeprowadzić analizę rozpatrywanego zagadnienia i w 

miarę potrzeb skorygować zwroty wyznaczonych sił. 

 

14. Sprawdzić poprawność obliczeń. 

background image

MT_SS - w 6 

Przykład 

Ciało  o  ciężarze  Q  =  10

3

  kN  podwieszone  jest  na  wiotkiej 

nieważkiej  linie,  przerzuconej  przez  beztarciowy  krążek  A, 
którego drugi koniec nawinięty jest na bęben B.  

 

Ściana,  do  której  przymocowane  są  przeguby  prętów,  jest 
pionowa. 

 

Poszczególne pręty tworzą z pionową ścianą kąty: 
α = 45

o

, β = 60

o

, γ = 15

o

 

Obliczyć  siły  występujące  w  zamocowanych  przegubowo 
prętach 1, 2, 3. 

 

Dane: Q = 10

3

 kN, 

α = 45

o

β = 60

o

γ = 15

o

 

background image

MT_SS - w 6 

background image

MT_SS - w 6 

Rozwiązanie 

1. Wyodrębniamy  myślowo  krążek  A  (przegub  A)  wraz  ze 

schodzącymi się w tym przegubie cięgnami 

background image

MT_SS - w 6 

2. Uzewnętrzniamy  siły  wewnętrzne  występujące  w 

poszczególnych prętach i cięgnach. 

napięcie  w  linie  przerzuconej  przez  krążek  A  jest  jednakowe 
na całej długości liny i równe Q

pomijamy siły tarcia występujące w układzie. 

background image

MT_SS - w 6 

3. Na plan sił nanosimy układ współrzędnych Oxyz. 

background image

MT_SS - w 6 

10 

4. Ustalamy 

układamy 

warunki 

równowagi 

sił 

występujących w rozważanym węźle. 

.

0

sin

cos

;

0

.

3

,

0

cos

sin

sin

sin

;

0

.

2

,

0

cos

cos

;

0

.

1

3

5

1

3

2

1

5

1

2

1

5

1

Q

Q

R

F

Q

R

R

R

F

R

R

F

i

i

i

i

i

i

z

y

x

background image

MT_SS - w 6 

11 

5. Rozwiązujemy układ równań , uwzględniając, iż  
 

δ = 30

o

 – 15

o

 = 15

o

, otrzymując 

.

cos

sin

1

3

2

,

)

sin

1

(

2

2

1

3

Q

R

R

Q

R

Po podstawieniu danych liczbowych otrzymujemy: 

.

521

,

2

,

86

,

0

3

2

1

kN

R

kN

R

R

Odpowiedź

• w prętach 1, 2 i 3 występują siły o założonych zwrotach, 
• w prętach skrajnych występują takie same wartości napięcia. 

background image

MT_SS - w 6 

12 

Złożone układy konstrukcyjne – z połączeniami 

przegubowymi 

 

Tok postępowania: 

 

1. Ustalić i nanieść na schemat obliczeniowy rozważanej konstrukcji: 

siły zewnętrzne czynne (

wielkości, zwroty, linie działania

), 

zastąpić działania więzów reakcjami. 

 

2. Przyjąć najbardziej korzystnie usytuowany układ osi 

współrzędnych. 

 

3. Rozłożyć nieznane co do kierunku reakcje więzów na 

odpowiednie składowe. 

 

4. Sprawdzić statyczną wyznaczalność układu. 

 

background image

MT_SS - w 6 

13 

5. Rozpatrzyć, czy rozważany układ można traktować jako jedno 

ciało sztywne. 

 

6. W razie potrzeby dokonać rozdzielenia układu w miejscach 

przegubów. 

 

7. Ułożyć równania równowagi dla każdego wydzielonego ciała 

wyznaczając wartości nieznanych wielkości. 

 

8. Obliczyć wartości i kierunki reakcji występujących w 

poszczególnych więzach. 

 

9. Sprawdzić poprawność wykonanych obliczeń. 

background image

MT_SS - w 6 

14 

Przykłady 

Zad  1.

  Wyznaczyć  reakcje  występujące  w  podporach  belki 

 

  obciążonej: 

• trzema skupionymi siłami pionowymi F

1

F

2

F

3

 oraz 

• obciążeniem ciągłym q.  

Dane: F

1

 = 200 N, F

2

 = 300 N, F

3

 = 400 N, q = 0,5 kN/m, a = c 

= 1,5 m, b = 1 m, d = 2 m, L = 8 m, α = 30

o

background image

MT_SS - w 6 

15 

Rozwiązanie 

 

1. Rozpatrujemy równowagę belki. 

 

2. Przyjmujemy układ współrzędnych Oxy (

w miejscu w 

którym występuje największa liczba niewiadomych

). 

 

3. Obliczamy wypadkową Q obciążenia ciągłego 

 

 

 

 

Q = q·d = 0,5·2 = 1,0 kN = 1000 N.  

background image

MT_SS - w 6 

16 

4. Zastępujemy oddziaływanie podpór A i B reakcjami. 

podpora 
przegubowo 
nieprzesuwna  

podpora 
przegubowo 
przesuwna  

background image

MT_SS - w 6 

17 

5. Ustalamy i układamy równania równowagi dla 

rozpatrywanego układu sił działających na belkę. 

.

0

5

,

0

sin

;

0

.

3

,

0

sin

;

0

.

2

,

0

cos

;

0

.

1

3

2

1

3

2

1

2

d

L

Q

d

L

R

c

b

a

F

b

a

F

a

F

M

Q

R

F

F

F

Y

F

F

X

F

B

i

B

A

i

A

i

A

y

x

background image

MT_SS - w 6 

18 

6. Rozwiązując  powyższy  układ  3  równań  z  trzema 

niewiadomymi  otrzymujemy  poszukiwane  wartości 
reakcji. 

.

5

,

1012

,

5

,

62

,

8

,

259

N

R

N

Y

N

X

B

A

A

Znaki  „+”  przy  obliczonych  wartościach  reakcji  świadczą  o  tym,  że 
zwroty tych sił są takie, jakie założono. 

7. Obliczamy wartości reakcji RA (

podpora przegubowo stała

). 

.

2

,

267

5

,

62

8

,

259

,

2

2

2

2

kN

R

Y

X

R

A

A

A

A

background image

MT_SS - w 6 

19 

8. Kąt nachylenia reakcji R

A

 względem osi x. 

'.

31

13

,

2406

,

0

8

,

259

5

,

62

,

tg

X

Y

tg

A

A

Na  rysunku  belki  nanosimy  położenie  reakcji  R

A

 

występującej w podporze A. 

background image

MT_SS - w 6 

20 

9. Sprawdzamy poprawność wykonanych obliczeń. 

 

Obliczamy  sumę  momentów  wszystkich  sił  względem 
dowolnego  punktu,  innego  niż  ten,  który  wystąpił  w 
zastosowanych warunkach równowagi, np. względem punktu B. 

0

5

,

0

sin

;

0

3

2

1

d

Q

c

b

a

d

L

F

b

a

d

L

F

a

d

L

F

d

L

Y

M

A

i

B

Po  podstawieniu  danych  liczbowych  dotyczących  sił, 
obliczonych reakcji oraz wymiarów belki otrzymujemy 

 

375 + 900 + 525 – 800 – 1000 = 0 

stąd   

 

 

0 = 0 

Wniosek:    Zadanie zostało rozwiązane poprawnie. 

background image

MT_SS - w 6 

21 

Zad  1. 

Dwie  belki  AC  i  CD  połączone  są  przegubem  w 

punkcie 

C. 

Wyznaczyć 

reakcje 

podporowe, 

przy 

następujących danych: 

 

• F = 2 kN, P = 3 kN, α = 60

o

, a = 1 m. 

Na ćwiczenia rachunkowe 

background image

MT_SS - w 6 

22 

Zad  2. 

Dwie  belki  AC  i  CD  połączone  są  przegubem  w 

punkcie C. Wyznaczyć siłę przenoszoną przez przegub C, dla 
danych jak w poprzednim zadaniu. 

 

• F = 2 kN, P = 3 kN, α = 60

o

, a = 1 m. 

background image

MT_SS - w 6 

23