Mechanika budowli Metoda sił rama

background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

1 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

P=12kN

M=6kNm

q =4kN/m

4

5

3

EJ

2EJ

2EJ

2

X

1

X

2

X

3

X =1

1

1

0

9m

4

5

3

9

5

M

1

Rozwi

ą

zywanie ramy statyczne niewyznaczalnej Metod

ą

Sił


Polecenie:
Narysuj wykres sił wewn

ę

trznych w ramie. Zadanie rozwi

ąż

metod

ą

sił.
















Okre

ś

lenie stopnia statycznej niewyznaczalno

ś

ci układu:

— układ trzykrotnie statycznie niewyznaczalny.



Rozwi

ą

zanie nr 1.

1. Schemat podstawowy (zwalniamy podpory):













Wykresy jednostkowe:













background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

2 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

X =1

2

1

0

4m

4

5

3

M

2

4

3

3

X =1

3

0

1

4

5

3

M

3

3m

+

-

12

12

12

T

0

[kN]

P=12kN

M=6kNm

q =4kN/m

4

5

3

2

V =12kN

A

H =12kN

A

M =12kNm

A



























Wykres M

0

(moment zginaj

ą

cy od obci

ąż

enia zewn

ę

trznego):












Wyznaczenie reakcji:

Wykres sił tn

ą

cych:







background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

3 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

12

M

0

[kNm]

12

6

6

18

12

M

0

[kNm]

12

6

6

18

12

12

18

12

ql /8=4 3 /8=4,5kNm

2

2

X =1

1

1

0

9m

4

5

3

9

5

M

1

7

X =1

2

1

0

4m

4

5

3

M

2

4

2

Wykres momentów zginaj

ą

cych:











Podział wykresów momentów do całkowania:












































background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

4 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

Współczynniki układu równa

ń

kanonicznych:

11

δ

- całkujemy wykres M

1

sam przez siebie

EI

EI

2

243

9

3

2

9

9

2

1

2

1

11

=

=

δ

12

δ

- całkujemy wykres M

1

z M

2

EI

EI

3

92

5

3

1

9

3

2

4

4

2

1

2

1

12

=

+

=

δ

13

δ

- całkujemy wykres M

1

z M

3

EI

EI

42

5

2

1

9

2

1

4

3

2

1

13

=

=

δ

10

δ

- całkujemy wykres M

1

z M

0

EI

EI

2

61

9

3

1

7

3

2

2

12

2

1

7

3

1

9

3

2

2

12

2

1

7

2

1

5

2

1

2

12

5

2

1

5

6

2

1

10

=

+

+

+

+

+

=

δ

21

δ

- całkujemy wykres M

2

z M

1

EI

3

92

12

21

=

=

δ

δ

22

δ

- całkujemy wykres M

2

sam przez siebie

EI

EI

3

32

4

3

2

4

4

2

1

2

1

22

=





=

δ

23

δ

- całkujemy wykres M

2

z M

3

EI

EI

12

4

2

1

4

3

2

1

23

=

=

δ

20

δ

- całkujemy wykres M

2

z M

0

EI

EI

8

2

3

1

4

3

2

2

12

2

1

4

3

1

2

3

2

2

12

2

1

2

2

1

2

12

2

1

20

=

+

+

+

=

δ

31

δ

- całkujemy wykres M

3

z M

1

EI

42

13

31

=

=

δ

δ

32

δ

- całkujemy wykres M

3

z M

2

EI

12

23

32

=

=

δ

δ

33

δ

- całkujemy wykres M

3

sam przez siebie

(

)

EI

EI

EI

27

3

3

2

3

3

2

1

1

3

4

3

2

1

33

=

+

=

δ

30

δ

- całkujemy wykres M

3

z M

0

( )

( )

EI

EI

EI

5

,

76

5

,

1

3

5

,

4

3

2

3

3

2

3

18

2

1

1

3

2

12

2

1

3

2

12

2

1

3

2

12

2

1

30

=

+

+





+

+

=

δ


Układ równa

ń

kanonicznych metody sił:

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

0

0

0

30

3

33

2

32

1

31

20

3

23

2

22

1

21

10

3

13

2

12

1

11

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

X

X

X

X

X

X

X

X

X

=

+

=

+

+

=

+

+

EI

EI

X

EI

X

EI

X

EI

EI

EI

X

EI

X

EI

X

EI

EI

EI

X

EI

X

EI

X

EI

/

0

5

,

76

27

12

42

3

/

0

8

12

3

32

3

92

6

/

0

2

61

42

3

92

2

243

3

2

1

3

2

1

3

2

1

background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

5 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

P=12kN

M=6kNm

q =4kN/m

2

8,41kN

3,59kN

3,59kN

0,44kNm

0,85kNm

1,03kN

1,03kN

9,2kNm

1,29kNm

1,03kN

2,56kN

2,56kN

1,29kNm

2,56kN

0kN 0kN

0,85kNm

5,57kN

6,43kN

6,43kN

6,43kN

6,43kN

0,44kNm

x

A

B

C

D

E

F

G

=

+

=

+

+

=

+

+

0

5

,

76

27

12

42

0

24

36

32

92

0

183

252

184

729

3

2

1

3

2

1

3

2

1

X

X

X

X

X

X

X

X

X


Rozwi

ą

zanie układu równa

ń

:

=

=

=

kN

X

kN

X

kN

X

57

,

5

56

,

2

03

,

1

3

2

1


Ostateczny wykres momentów dla układu statycznie niewyznaczalnego:


Wykres momentów w poszczególnych punktach wyznaczamy na podstawie wzoru:



Zaznaczenie charakterystycznych punktów na konstrukcji:









kNm

M

A

2

,

9

12

57

,

5

3

56

,

2

4

03

,

1

9

=

+

=

kNm

M

B

62

,

7

12

57

,

5

3

56

,

2

2

03

,

1

7

=

+

+

=

kNm

M

C

44

,

0

12

57

,

5

3

56

,

2

0

03

,

1

5

=

+

+

=

kNm

M

D

85

,

0

6

57

,

5

0

56

,

2

0

03

,

1

5

=

+

+

=

kNm

M

E

29

,

1

18

57

,

5

3

56

,

2

0

03

,

1

0

=

+

+

=

kNm

M

F

6

6

57

,

5

0

56

,

2

0

03

,

1

0

=

+

+

=

podpora przegubowa obci

ąż

ona momentem skupionym

kNm

M

G

0

0

57

,

5

0

56

,

2

0

03

,

1

0

=

+

+

+

=

podpora przegubowa nie obci

ąż

ona momentem skupionym

Wyznaczenie warto

ś

ci sił tn

ą

cych i normalnych w zadanej ramie:















i

i

i

i

i

M

X

M

X

M

X

M

M

0

3

3

2

2

1

1

+

+

+

=

background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

6 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

N

[kN]

+

-

6,43

6,43

2,56

2,56

+

8,41

8,41

3,59

1,03

1,03

6,43

5,57

+

-

-

-

T

[kN]

M

[kNm]

9,2

7,62

0,44

1,29

0,85

6

3,88


Wyznaczenie ekstremum

m

x

x

x

T

39

,

1

4

57

,

5

0

4

57

,

5

)

(

=

=

=

=

kNm

m

x

M

88

,

3

2

39

,

1

4

39

,

1

57

,

5

)

39

,

1

(

2

=

=

=


Wykresy sił wewn

ę

trznych w ramie statycznie niewyznaczalnej:



















































background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

7 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

X

1

X

1

X

2

X

2

X

3

X =1

1

X =1

1

0

9

20

1
5

1

4

1

M

1

3

4

5

X =1

2

X =1

2

1
5

1
5

0

1
3

1
3

4

5

3

Rozwi

ą

zanie nr 2.

2. Schemat podstawowy (wprowadzenie przegubów):












Wykresy jednostkowe:











































background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

8 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

X =1

3

0

1

4

1

M

3

3

4

5

0

0

1

4

1

M

2

1











































Wykres M

0

(moment zginaj

ą

cy od obci

ąż

enia zewn

ę

trznego):

Wyznaczenie reakcji:

kN

V

V

M

F

F

B

P

5

6

0

5

6

=

=

=

=

=

=

=

kN

H

H

M

G

G

B

D

6

5

,

1

4

0

5

,

1

3

4

3

kN

V

V

M

A

A

B

L

6

0

2

12

4

=

=

=

kN

H

H

R

A

A

X

6

6

12

0

3

4

6

=

=

=

+

=

kN

V

V

R

G

G

Y

5

24

5

6

6

12

0

5

6

12

6

=

=

=

+

+

=




background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

9 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

1

M

1

0,5

1

M

3

0,5

P=12kN

2

M=6kNm

q =4kN/m

4

5

3

6
5

kN

6kN

6kN

6kN

24

5

kN

M

0

6

12

4,5

[kNm]

A

B

F

G

V =

A

H =

A

V =

F

V =

G

H =

G

T

0

[kN]

+

-

-

+

-

6

6

6

6

6

1,2














Wykres sił tn

ą

cych:











Wykres momentów zginaj

ą

cych:










Podział wykresów momentów do całkowania:



















background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

10 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

Współczynniki układu równa

ń

kanonicznych:

EI

EI

2

3

1

3

2

5

1

2

1

1

3

2

4

1

2

1

2

1

11

=

+

=

δ

EI

EI

6

5

1

3

2

5

1

2

1

2

1

12

=

=

δ

EI

EI

3

1

1

3

1

4

1

2

1

2

1

13

=

=

δ

EI

EI

2

7

1

3

1

5

6

2

1

1

3

1

5

,

0

3

2

2

12

2

1

5

,

0

3

2

2

12

2

1

2

1

10

=





+

+

=

δ

EI

6

5

12

21

=

=

δ

δ

EI

EI

EI

6

11

1

3

2

3

1

2

1

1

1

3

2

5

1

2

1

2

1

22

=

+

=

δ

0

23

=

δ

EI

EI

EI

2

1

2

1

3

5

,

4

3

2

1

1

3

1

5

6

2

1

2

1

20

=

+

=

δ

EI

3

1

13

31

=

=

δ

δ

0

23

32

=

=

δ

δ

EI

EI

3

2

1

3

2

4

1

2

1

2

1

33

=

=

δ

EI

EI

6

2

1

3

2

2

12

2

1

1

3

1

2

1

3

2

2

12

2

1

2

1

30

=





+

+

=

δ

Układ równa

ń

kanonicznych metody sił:

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

EI

EI

X

EI

X

X

EI

EI

EI

X

X

EI

X

EI

EI

EI

X

EI

X

EI

X

EI

3

/

0

6

3

2

0

3

1

6

/

0

2

0

6

11

6

5

6

/

0

2

7

3

1

6

5

2

3

3

2

1

3

2

1

3

2

1

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

0

18

2

0

0

12

0

11

5

0

21

2

5

9

3

2

1

3

2

1

3

2

1

X

X

X

X

X

X

X

X

X


Rozwi

ą

zanie układu równa

ń

:

=

=

=

kNm

X

kNm

X

kNm

X

21

,

9

29

,

1

43

,

0

3

2

1

Ostateczny wykres momentów dla układu statycznie niewyznaczalnego:

(

) (

)

kNm

M

A

21

,

9

0

21

,

9

1

29

,

1

0

43

,

0

0

=

+

+

+

=

(

)

(

)

kNm

M

B

61

,

7

12

21

,

9

5

,

0

29

,

1

0

43

,

0

5

,

0

=

+

+

+

=

(

)

(

)

kNm

M

C

43

,

0

0

21

,

9

0

29

,

1

0

43

,

0

1

=

+

+

+

=

background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

11 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

M

[kNm]

9,21

7,61

0,43

1,29

0,86

6

3,88

X

1

X

1

X

2

X

3

X

2

X

3

X =1

1

X =1

1

4

5

3

0

1
5

0

1

1
5

0

(

)

(

)

kNm

M

D

86

,

0

0

21

,

9

0

29

,

1

1

43

,

0

1

=

+

+

+

=

(

)

(

)

kNm

M

E

29

,

1

0

21

,

9

0

29

,

1

1

43

,

0

0

=

+

+

=

(

)

(

)

kNm

M

F

6

6

21

,

9

0

29

,

1

0

43

,

0

0

=

+

+

=

podpora przegubowa obci

ąż

ona momentem skupionym

(

)

(

)

kNm

M

G

0

0

21

,

9

0

29

,

1

0

43

,

0

0

=

+

+

+

=

podpora przegubowa nie obci

ąż

ona momentem

skupionym

Wyznaczenie warto

ś

ci sił tn

ą

cych i normalnych w zadanej ramie odbywa si

ę

identycznie jak w rozwi

ą

zaniu

nr 1.

Wykres momentów w ramie statycznie niewyznaczalnej:









Niewielkie ró

ż

nice w warto

ś

ci momentów w w

ę

złach w stosunku do rozwi

ą

zania nr 1 wynikaj

ą

z zaokr

ą

gle

ń

wyników układu równa

ń

. Wykres sił tn

ą

cych i normalnych analogicznie jak w rozwi

ą

zaniu nr 1.


Rozwi

ą

zanie nr 3.

3. Schemat podstawowy (przeci

ę

cie układu):













Wykresy jednostkowe:













background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

12 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

M

1

1

1

1

X =1

2

X =1

2

0

1

1

4

5

3

3
5

3
5

0

M

2

3

X =1

3

X =1

3

0

4

1

0

0

1

4

5

3

M

3

4




























































background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

13 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

4

2

M

3

P=12kN

M=6kNm

q =4kN/m

5

3

2

4

V =12kN

A

H =0kN

A

M =24kNm

A

V =4,8kN

F

V =4,8kN

G

H =12kN

G

+

12

12

12

4,8

+

-

18

6

24

T

[kN]

0

M

[kNm]

0

Wykres M

0

(moment zginaj

ą

cy od obci

ąż

enia zewn

ę

trznego):

Wyznaczenie reakcji:

- cz

ęść

lewa układu

- cz

ęść

prawa układu

kNm

M

M

M

A

A

A

24

0

2

12

=

=

+

=

kN

V

V

M

F

F

G

8

,

4

0

6

5

,

1

3

4

5

=

=

+

+

=

kN

H

H

R

A

A

X

L

0

0

=

=

=

kN

H

H

R

G

G

X

P

12

0

3

4

=

=

=

kN

V

V

R

A

A

Y

L

12

0

12

=

=

=

kN

V

V

R

G

G

Y

P

8

,

4

0

8

,

4

=

=

+

=
















Wykres sił tn

ą

cych:








Wykres momentów zginaj

ą

cych:














Podział wykresów momentów do całkowania:












background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

14 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

18

6

24

M

[kNm]

0

18

ql /8=4 3 /8=4,5kNm

2

2

+

6

18


















Współczynniki układu równa

ń

kanonicznych:

EI

EI

6

17

1

3

2

5

1

2

1

1

4

1

2

1

11

=

+

=

δ

EI

EI

2

5

3

3

2

5

1

2

1

2

1

12

=

=

δ

EI

EI

4

4

2

1

4

1

2

1

13

=

=

δ

( )

EI

EI

2

1

6

3

1

18

3

2

5

1

2

1

1

2

24

2

1

2

1

10

=





+

=

δ

EI

2

5

12

21

=

=

δ

δ

EI

EI

EI

2

33

3

3

2

3

3

2

1

1

3

3

2

5

3

2

1

2

1

22

=

+

=

δ

0

23

=

δ

EI

EI

EI

105

3

2

1

3

5

,

4

3

2

3

3

2

3

18

2

1

1

6

3

1

18

3

2

5

3

2

1

2

1

20

=

+

+





=

δ

EI

4

13

31

=

=

δ

δ

0

23

32

=

=

δ

δ

EI

EI

3

32

4

3

2

4

4

2

1

2

1

33

=

=

δ

EI

EI

40

2

3

1

4

3

2

2

24

2

1

2

1

30

=





=

δ

Układ równa

ń

kanonicznych metody sił:

=

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

EI

EI

X

EI

X

X

EI

EI

EI

X

X

EI

X

EI

EI

EI

X

EI

X

EI

X

EI

3

/

0

40

3

32

0

4

2

/

0

105

0

2

33

2

5

6

/

0

2

1

4

2

5

6

17

3

2

1

3

2

1

3

2

1

background image

MECHANIKA BUDOWLI

semestr zimowy

15 |

S t r o n a

mgr in

ż

. Hanna Weber

M

[kNm]

9,21

7,61

0,43

1,29

0,86

6

3,88

=

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

0

120

32

0

12

0

210

0

33

5

0

3

24

15

17

3

2

1

3

2

1

3

2

1

X

X

X

X

X

X

X

X

X


Rozwi

ą

zanie układu równa

ń

:

=

=

=

kN

X

kN

X

kNm

X

59

,

3

43

,

6

43

,

0

3

2

1

Ostateczny wykres momentów dla układu statycznie niewyznaczalnego:

(

)

( )

kNm

M

A

21

,

9

24

59

,

3

4

43

,

6

0

43

,

0

1

=

+

+

=

(

)

( )

kNm

M

B

61

,

7

0

59

,

3

2

43

,

6

0

43

,

0

1

=

+

+

+

=

(

)

( )

kNm

M

C

43

,

0

0

59

,

3

0

43

,

6

0

43

,

0

1

=

+

+

+

=

(

)

( )

kNm

M

D

86

,

0

18

59

,

3

0

43

,

6

3

43

,

0

1

=

+

+

+

=

(

)

( )

kNm

M

E

29

,

1

18

59

,

3

0

43

,

6

3

43

,

0

0

=

+

=

(

)

( )

kNm

M

F

6

6

59

,

3

0

43

,

6

0

43

,

0

0

=

+

+

=

podpora przegubowa obci

ąż

ona momentem skupionym

(

)

( )

kNm

M

G

0

0

59

,

3

0

43

,

6

0

43

,

0

0

=

+

+

+

=

podpora przegubowa nie obci

ąż

ona momentem

skupionym

Wyznaczenie warto

ś

ci sił tn

ą

cych i normalnych w zadanej ramie odbywa si

ę

identycznie jak w rozwi

ą

zaniu

nr 1.

Wykres momentów w ramie statycznie niewyznaczalnej:













Inne przykładowe schematy podstawowe dla rozwi

ą

zania tego zadania:


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:

więcej podobnych podstron