background image

C16 wykład  

Mechanika Budowli  I 

Piotr  Iwicki 

http://www.pg.gda.pl/wil/dydaktyka/c16.html

Wykład nr 8.   
 

 

 

 Linie wpływu w układach statycznie niewyznaczalnych  

 
 

Linią wpływu pewnej wielkości statycznej Z (reakcja, moment zginający, siła tnąca, 
siła normalna) nazywamy wykres przedstawiający zależność pomiędzy wartością Z a 
położeniem poruszającej się po układzie siły jednostkowej o określonym kierunku.  
 
Linie wpływu można wyznaczać wprost z definicji. W tym celu należy rozwiązując 
zadanie wyrazić wielkości statyczne w funkcji położenia siły jednostkowej.    
 

L

P=1

A

C

D

B      -  

α

 

 
 
Drugi sposób to wykorzystanie twierdzenia o wzajemności  reakcji i przemieszczeń. 
Z twierdzenia o wzajemności prac Betti-Maxwell’a: 
 

=

I

ki

II

k

II

ik

I

i

P

P

δ

δ

 

 

zakładając, że w I układzie działa siła P a podpory nie ulegają przemieszczeniom, a w 
drugim układzie mamy przemieszczenia a siły są równe zeru otrzymamy:    
 

0

=

II

k

I

ki

II

ik

I

i

R

P

δ

 

 

zakładając ponadto, że: 

1

,

1

=

=

II

k

I

i

P

 

 

otrzymujemy twierdzenie Mullera Breslaua  

II

ik

I

ki

R

δ

=

 

; wykład 8; 2003/2004 sem.4 

 

background image

C16 wykład  

Mechanika Budowli  I 

Piotr  Iwicki 

http://www.pg.gda.pl/wil/dydaktyka/c16.html

Reakcja na podporze k  od obciążenia jednostkowego w punkcje i jest 
równa liczbowo przemieszczeniu punktu i (w kierunku tego obciążenia) 
wywołanemu jednostkowym przemieszczeniem podpory k przeciwnie do 
zwrotu reakcji. (zasada Mullera-Breslau’a)  
Twierdzenie to może służyć do kinematycznego wyznaczania linii 
wpływu. 
Linia wpływu danej wielkości statycznej Z pokrywa się z linią ugięcia 
części konstrukcji (po których porusza się siła jednostkowa) wywołaną 
odpowiednim jednostkowym wymuszeniem kinematycznym 

 

 

skierowanym przeciwnie do wielkości Z

 
Przykłady wymuszeń kinematycznych do wyznaczania linii wpływu: 

• 

Wyznaczanie linii wpływu momentu zginającego: zmiana kąta obrotu 
przekrojów  

 

• 

Wyznaczanie linii wpływu siły tnącej: rozsunięcie przekrojów pręta 
w kierunku siły tnącej  

T

T

∆=1

 

• 

Linia wpływu reakcji: przesunięcie podpory o 1 przeciwnie 
skierowane do zwrotu reakcji. 

 

• 

Linia wpływu momentu podporowego : obrót podpory o kąt 
jednostkowy przeciwnie skierowany do działającego momentu. 

 

; wykład 8; 2003/2004 sem.4 

M

M

background image

C16 wykład  

Mechanika Budowli  I 

Piotr  Iwicki 

http://www.pg.gda.pl/wil/dydaktyka/c16.html

• 

Linia wpływu siły normalnej: rozsunięcie przekroju o 1 w kierunku 
normalnej 

 

N

N

∆=1

 

  
 
Własności linii wpływu: 

 
 

• 

Tam gdzie kierunek przemieszczenia powstałego przy wymuszeniu 
kinematycznym jest zgodny z kierunkiem działania siły jednostkowej 
znak linii wpływu jest dodatni. 

 

• 

W układzie statycznie niewyznaczalnym linie wpływu są liniami 
gładkimi (nie mają załamań i nieciągłości) za wyjątkiem przekroju w 
którym nastąpiło wymuszenie oraz  przegubów. 

 

• 

W obrębie wspornika linia wpływu jest linią prostą 

 

• 

W układach statycznie wyznaczalnych również można wyznaczać 
linię wpływu w sposób kinematyczny.  W układach statycznie 
wyznaczalnych linia wpływu jest linią prostą lub składa się z linii 
prostych. 

 

; wykład 8; 2003/2004 sem.4 

• 

Przy podporach kształt linii wpływu jest zgodny z warunkami 
brzegowymi (na przykład w utwierdzeniu styczna pozioma) 

 

background image

C16 wykład  

Mechanika Budowli  I 

Piotr  Iwicki 

http://www.pg.gda.pl/wil/dydaktyka/c16.html

 

Przykład. Wyznaczanie linii wpływu metodą bezpośrednią – wprost z definicji. 
Wyznaczyć za pomocą metoda sił linie wpływu: R

A

 R

B

 M

A

 M

α

 T

α.

 

6m

4m

1m

2m

P=1

I

I

I

A

C

D

B      -  

α

 

Dla podanego schematu podstawowego metody sił obliczamy: 
 

EJ

EJ

2

1

)

3

1

6

1

(

11

=

×

×

×

=

δ

 

 

EJ

EJ

3

10

1

)

3

1

4

1

3

1

6

1

(

22

=

×

×

×

+

×

×

=

δ

 

 

EJ

EJ

1

1

)

6

1

6

1

(

12

=

×

×

×

=

δ

 

 
 

X

1

X

2

X

2

A

C

D

B      -  α

 

 
Równanie zgodności przemieszczeń ma postać: 
 

,

3

10

1

1

2

1

20

10

2

1

2

1

=

×

=

×



δ

δ

X

X

F

X

X

EJ

 

 
Następnie wyznaczamy wartości współczynników 

w zależności od położenia 

siły P. Należy rozpatrzyć trzy przypadki w zależności od przęsła w którym znajduje 
się siła. 

20

10

,

δ

δ

 

; wykład 8; 2003/2004 sem.4 

 

background image

C16 wykład  

Mechanika Budowli  I 

Piotr  Iwicki 

http://www.pg.gda.pl/wil/dydaktyka/c16.html

Siła w przedziale AB 

3

)

(

ξ

ξ

ξ

ω

=

T

 

3

)

(

ξ

ξ

ξ

ω

=

T

 

EJ

EJ

l

T

T

)

(

6

1

6

1

)

(

2

1

10

ξ

ω

ξ

ω

δ

=

×

×

×

=

 

EJ

EJ

l

T

T

)

(

6

1

6

1

)

(

2

1

20

ξ

ω

ξ

ω

δ

=

×

×

×

=

 

 
równania linii wpływu nadliczbowych 

+

=

×

×

=

17

18

)

(

17

36

)

(

17

60

)

(

17

18

)

(

20

10

1

2

1

ξ

ω

ξ

ω

ξ

ω

ξ

ω

δ

δ

T

T

T

T

F

EJ

X

X

 

 
Siła w przedziale BC 

0

10

=

δ

 

EJ

EJ

l

T

T

3

)

(

8

1

6

1

)

(

2

1

20

ξ

ω

ξ

ω

δ

=

×

×

×

=

 

 
równania linii wpływu nadliczbowych 

=

×

×

=

17

16

)

(

17

8

)

(

20

10

1

2

1

ξ

ω

ξ

ω

δ

δ

T

T

F

EJ

X

X

 

 
Siła w przedziale CD

 

0

10

=

δ

 

EJ

EJ

l

l

T

3

)

(

4

1

6

1

2

3

20

ξ

ω

ξ

δ

=

×

×

×

×

=

 

 

; wykład 8; 2003/2004 sem.4 

równania linii wpływu nadliczbowych 

⎡−

=

×

×

=

17

8

)

(

17

4

)

(

20

10

1

2

1

ξ

ω

ξ

ω

δ

δ

T

T

F

EJ

X

X

 

background image

C16 wykład  

Mechanika Budowli  I 

Piotr  Iwicki 

http://www.pg.gda.pl/wil/dydaktyka/c16.html

 
Wyznaczenie linii wpływu sił wewnętrznych i reakcji odbywa się przez zsumowanie 
odpowiednich linii wpływu nadliczbowych oraz linii wpływu danej wielkości 
statycznej dla układu podstawowego –statycznie wyznaczalnego. 
 

 
 
 

X

1

X

2

X

2

 

 
 
 

⎟⎟

⎜⎜

+

+

=

2

1

2

1

1

1

1

]

[

l

l

X

l

X

R

R

B

B

 

 

 

2

2

]

[

l

X

T

T

=

α

α

 

 

2

]

[

X

M

M

+

=

α

α

α

ξ

 

 
 

Na podstawie przedstawionych zależności wyznaczono wykresy  poszczególnych linii 
wpływu.  

 

; wykład 8; 2003/2004 sem.4 

 

background image

C16 wykład  

Mechanika Budowli  I 

Piotr  Iwicki 

http://www.pg.gda.pl/wil/dydaktyka/c16.html

 
 

6m

4m

1m

2m

P=1

I

I

I

A

C

D

B      -  

α

 

 

Linia wpływu reakcji RA

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

 

 
 

Linia wpływu reakcji RB

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

 

 

; wykład 8; 2003/2004 sem.4 

 

background image

C16 wykład  

Mechanika Budowli  I 

Piotr  Iwicki 

http://www.pg.gda.pl/wil/dydaktyka/c16.html

   

6m

4m

1m

2m

P=1

I

I

I

A

C

D

B      -  α

 

 
 

; wykład 8; 2003/2004 sem.4 

Linia wpływu reakcji Ma

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

 

background image

C16 wykład  

Mechanika Budowli  I 

Piotr  Iwicki 

http://www.pg.gda.pl/wil/dydaktyka/c16.html

 

     

6m

4m

1m

2m

P=1

I

I

I

A

C

D

B      -  α

 

Linia wpływu siły tnącej Ta

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.

11.

12.

 

 

Linia wpływu siły tnącej Ma

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.

11.

12.

 

; wykład 8; 2003/2004 sem.4