background image

1. D

ANE WYJŚCIOWE

 

• 

S

CHEMAT STATYCZNY

 

 

Przekroje prętów – HEB 400: 

=2884 cm

3

A

=198 cm

2

v

=h

w

·t

w

=(400-2·24)·13,5=47,52 cm

2

ν

w

=1%=0,01. 

 
Stal 18G2A (dla 16<t≤30 mm): 

R

e,min

=345 MPa, 

min R

m

=490 MPa, 

f

d

=295 MPa, 

ν

Re

=2%=0,02. 

 
z=2,5. 

 

 

 

 

 

2. P

ARAMETRY NOŚNOŚCI GRANICZNEJ PRZEKROJÓW PRĘTÓW RAMY

 

R

e,min

=

e

-z·D(R

e

ν

=

e

e

R

R

D

)

(

 

R

e,min

=

e

-z·v·

e

 

e

=

z

R

e

ν

1

min

,

=

5

,

2

02

,

0

1

345

=363,16 MPa 

Ś

rednia nośność na zginanie: 

e

pl

e

pl

R

R

W

R

W

M

=

=

α

α

p

=

2

1

(1+α

pl

); α

p

=1,05 – dla dwuteowników szerokostopowych HEB, 

α

pl

=1,12, 

3

3240

1620

2

2

cm

S

S

S

W

t

c

pl

=

=

=

+

=

 

R

M

=M

pl

=1,12·2884·10

-6

·363,16·10

3

=3240·10

-6

·363,16·10

3

=1176,638 kNm. 

Ś

rednia nośność na ściskanie: 

e

R

R

A

S

=

=198·10

-4

·363,16·10

3

=7190,57 kN. 

Ś

rednia nośność na ścinanie: 

e

v

R

R

A

V

=

58

,

0

=0,58·47,52·10

-4

·363,16·10

3

=1000,93 kN. 

Odchylenie standardowe granicy plastyczności s

Re

 oraz wskaźnika zginania przekroju s

W

s

Re

Re

·

e

=0,02·363,16=7,26 MPa, 

q=1,20 N/m

h

 =

3,

50

m

h

 =

6,

00

m

l=4,00m

1

2

1,5

·

P=1,95N

P=1,30N

0,7

·

q=0,84N/m

H=0,8N

background image

s

W

W

·=0,01·2884=28,84 cm

3

Odchylenie standardowe nośności przekroju zginanego s

Mpl

s

Mpl

=

2

2

Re

W

ν

ν

+

·M

pl

=

2

2

01

,

0

02

,

0

+

·1176,638=26,31 kNm. 

 

3. W

YZNACZENIE NOŚNOŚCI GRANICZNEJ RAMY METODĄ 

KINEMATYCZNĄ

 

3.1.

  S

TOPIEŃ STATYCZNEJ NIEWYZNACZALNOŚCI

 

n=6. 

3.2.

  L

ICZBA PRZEKROJÓW NIEBEZPIECZNYCH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=12.  

3.3.

  L

ICZBA PODSTAWOWYCH MECHANIZMÓW ZNISZCZENIA

 

r=m-n=12-6=6. 

3.3.1.

  M

ECHANIZM BELKOWY 

 PRZEKROJE NIEBEZPIECZNE 

5,6,7 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

11

10

9

8

6

5

7

12

background image

 Na podstawie równania prac przygotowanych 
możemy zapisać:

 

Praca sił zewnętrznych: 

 

L

z

=P·∆+0,7·q·l·

2

Praca sił wewnętrznych: 
 

L

w

=M

pl,5

·φ+M

pl,6

·2φ+M

pl,7

·φ=4·M

pl

·φ. 

Zakładamy, że przemieszczenie ∆ jest na tyle 
małe, że dąży do 0, stąd: 

 

tg φ=

l

2

≈φ

Otrzymujemy więc: 

 

P·∆+0,7·q·l·

2

=4·M

pl

·φ, 

 

P·∆+0,7·q·l·

2

=4·M

pl

·

l

2

 

1,3N·∆+0,84

m

N

·4m·

2

=4·M

pl

·

:

4

2

m

 

1,3·N+1,68·N=2·

m

M

pl

 

N=0,6711·

m

M

pl

 

3.3.2.

  M

ECHANIZM BELKOWY 

 PRZEKROJE NIEBEZPIECZNE 

4,11,10 

 

Postępując podobnie jak powyżej otrzymujemy: 

 

L

z

=1,5·P·∆+q·l·

2

 

L

w

=M

pl,4

·φ+M

pl,11

·2φ+M

pl,10

·φ=4·M

pl

·φ, 

 

 

tg φ=

l

2

≈φ

Stąd: 

 

1,5·P·∆+q·l·

2

=4·M

pl

·φ, 

 

1,5·P·∆+q·l·

2

=4·M

pl

·

l

2

 

1,95·N·∆+1,20

m

N

·4m·

2

=4·M

pl

·

:

4

2

m

 

1,95·N+2,4·N=2,0·

m

M

pl

 

N=0,4598·

m

M

pl

 

 

 

5

6

7

P=1,30N

0,7

·

q=0,84N/m

l=4,00m

φ

 

φ

 

φ

 

φ

 

l=4,00m

φ

 

φ

 

φ

 

φ

 

q=1,20 N/m

1,5

·

P=1,95N

11

4

10

background image

3.3.3.

  M

ECHANIZM PRZECHYŁU 

 PRZEKROJE NIEBEZPIECZNE 

1,2,9,12 

 

L

z

=H·∆, 

L

w

=M

pl,1

·φ+M

pl,2

·φ+M

pl,9

·φ+M

pl,9

·φ=4·M

pl

·φ 

 

 

tg φ=

1

h

≈φ

Stąd: 
 

H·∆=4·M

pl

·φ, 

 

H·∆=4·M

pl

·

1

h

 

0,8·N·∆=4·M

pl

·

:

5

,

m

 

0,8·N=1,143·

m

M

pl

 

N=1,429·

m

M

pl

 

 

3.3.4.

  M

ECHANIZM PRZECHYŁU 

 PRZEKROJE NIEBEZPIECZNE 

3,5,7,8 

 

L

z

=H·∆, 

L

w

=M

pl,3

·φ+M

pl,5

·φ+M

pl,7

·φ+M

pl,8

·φ=4·M

pl

·φ 

 

 

tg φ=

1

2

h

≈φ

Stąd: 
 

H·∆=4·M

pl

·φ, 

 

H·∆=4·M

pl

·

1

2

h

 

0,8·N·∆=4·M

pl

·

:

5

,

m

 

0,8·N=1,6·

m

M

pl

 

N=2,000·

m

M

pl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

φ

 

φ

 

1

12

=3

,50

m

=6,

00m

H=0,8N

1

12

1

2

H=0,8N

φ

 

φ

 

φ

 

5

3

7

8

φ

 

=6,

00m

2

=3

,50

m

1

background image

3.3.5.

  M

ECHANIZM OBROTU 

 PRZEKROJE NIEBEZPIECZNE 

2,3,4 

 

Postępując podobnie jak powyżej mamy: 
 

L

z

=M·φ=N·0·φ, 

 

L

w

=M

pl,2

·φ+M

pl,3

·φ+M

pl,4

·φ=3·M

pl

·φ. 

Z warunku: 
 

L

z

=L

w

otrzymujemy: 
 

N·0·φ=3·M

pl

·φ. 

Stąd: 
 

N=∞·M

pl

 

 

 

 

 

 

 

3.3.6.

  M

ECHANIZM OBROTU 

 PRZEKROJE NIEBEZPIECZNE 

8,9,10 

 

Postępując podobnie jak powyżej mamy: 
 

L

z

=M·φ=N·0·φ, 

 

L

w

=M

pl,8

·φ+M

pl,9

·φ+M

pl,10

·φ=3·M

pl

·φ. 

Z warunku: 
 

L

z

=L

w

otrzymujemy: 
 

N·0·φ=3·M

pl

·φ. 

Stąd: 
 

N=∞·M

pl

 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

 

3
2

4

φ

 

φ

 

φ

 

M

M

φ

 

φ

 

φ

 

10

8
9

background image

3.4.

  K

OMBINACJE MECHANIZMÓW PODSTAWOWYCH

 

3.4.1.

  L

ICZBA KOMBINACJI

 

!

5

!

7

!

12

7

12

1

6

12

1

=





=





+

=





+

n

m

=792. 

Mechanizm  pełny  zadanego  schematu  to  mechanizm  o  siedmiu  przegubach 
plastycznych. Siedem przegubów plastycznych to największa liczba przegubów, 
przy których mechanizm może być jeszcze mechanizmem pierwszego rzędu. 
 
Poniżej rozważymy kilka kombinacji mechanizmów podstawowych. 
 

3.4.2.

  K

OMBINACJA 

1.

 

 PRZEKROJE NIEBEZPIECZNE 

1,6,7,8,10,11,12 

  L

z

=H·∆+P·x+1,5·P·x+0,7·q·l·

2

x

+ q·l·

2

x

 

l

x

h

=

2

2

 

 x=

2

2h

  L

w

=M

pl,1

·φ+M

pl,6

·2φ+M

pl,7

·2φ+ 

 

+M

pl,10

·2φ+M

pl,11

·2φ+M

pl,12

·φ= 

 

=10·M

pl

·φ, 

 

tg φ=

2

h

≈φ

Stąd: 
  H·∆+2,5·P·x+1,7·q·l·x=10·M

pl

·φ, 

  H·∆+2,5·P·

2

2h

+1,7·q·l·

2

4h

=10·M

pl

·

:

2

h

 

  0,8·N+3,25·N·

12

4

+2,04

m

N

·4m·

24

4

=10·M

pl

·

6

1

  0,8·N+1,0833·N+1,36·N=

6

10

·

m

M

pl

 

N=0,5139·

m

M

pl

 

 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1

11

10

8

6

7

12

P=1,30N

H=0,8N

1,5

·

P=1,95N

0,7

·

q=0,84N/m

q=1,20 N/m

l=4,00m

h

 =

3

,5

0

m

2

1

h

 =

6

,0

0

m

x

x

φ

 

φ

 

φ

 

2φ 

φ

 

φ

 

φ

 

 

background image

3.4.3.

  K

OMBINACJA 

2.

 

 PRZEKROJE NIEBEZPIECZNE 

1,3,5,8,10,11,12 

L

z

=H·∆+1,5·P·x+q·l·

2

x

 

l

x

h

=

2

1

 

 x=

1

2h

  L

w

=M

pl,1

·φ+M

pl,3

·φ+M

pl,8

·φ+M

pl,10

·2φ+ 

 

+M

pl,11

·2φ+M

pl,12

·φ= 

 

=8·M

pl

·φ, 

 

tg φ=

1

h

≈φ

Stąd: 

  H·∆+1,5·P·x+q·l·

2

x

=8·M

pl

·φ, 

  H·∆+1,5·P·

1

2h

+q·l·

1

4h

=8·M

pl

·

1

h

 |:∆, 

0,8·N+1,95·N·

7

4

+1,2

m

N

·4m·

14

4

=8·M

pl

·

5

,

3

1

  0,8·N+1,1143·N+1,3714·N=

5

,

3

8

·

m

M

pl

 

N=0,6957·

m

M

pl

 
 

3.4.4.

  K

OMBINACJA 

3.

 

 PRZEKROJE NIEBEZPIECZNE 

3,6,7,8,10,11,12 

 

L

z

=H·∆+P·x+0,7·q·l·

2

x

 

l

x

h

h

=

2

1

2

 

 x=

(

)

1

2

2

h

h

l

  L

w

=M

pl,3

·φ+M

pl,6

·2φ+M

pl,7

·2φ+M

pl,8

·φ= 

 

=6·M

pl

·φ, 

 

tg φ=

1

2

h

≈φ

Stąd: 

  H·∆+P·x+0,7·q·l·

2

x

=6·M

pl

·φ, 

  H·∆+P·

(

)

1

2

2

h

h

l

+0,7·q·l·

(

)

1

2

4

h

h

l

=6·M

pl

·

:

1

2

h

h

0,8·N+1,3·N·

5

4

+0,84

m

N

·4m·

10

4

=6·M

pl

·

5

,

2

1

,

  0,8·N+1,04·N+1,344·N=2,4·

m

M

pl

,

  N=0,7538·

m

M

pl

1

11

10

8

12

P=1,30N

H=0,8N

1,5

·

P=1,95N

0,7

·

q=0,84N/m

q=1,20 N/m

l=4,00m

h

 =

3

,5

0m

2

1

h

 =

6,

00

m

5

3

x

2φ 

φ

 

φ

 

φ

 

φ

 

 

11

10

8

12

P=1,30N

H=0,8N

1,5

·

P=1,95N

0,7

·

q=0,84N/m

q=1,20 N/m

l=4,00m

h

 =

3,

50

m

2

1

h

 =

6

,0

0m

3

7

6

φ

 

φ

 

2φ 

φ

 

φ

 

x

 

background image

Dla  zadanego  układu  ramowego  minimalny  mechanizm  zniszczenia  to  mechanizm 
podstawowy [4,10,11]. Nośność graniczna w tym przypadku równa jest: 

 

N=0,4598·

m

M

pl

=0,4598·

m

kNm

638

,

1176

=541,02 kN. 

3.5.

  W

YZNACZENIE SIŁ PODŁUŻNYCH I POPRZECZNYCH 

 

Wyznaczenie  sił  wewnętrznych  dla  ramy  w  metodzie  kinematycznej  następuje  poprzez 
zadanie obciążenia granicznego (N=417,172 kN), wyznaczonego powyżej, w stanie czystego 
zginania (rozwiązanie poniżej).  

 

OBCI

ĄŻENIA:                                MOMENTY:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

500,606

500,606

813,485 

350,425

350,425

333,738

 

542,234 

1

2

3

4

5

6

-113,943 

-201,449 

-548,699

879,610

-1321,475 

541,598

-538,979 

-779,877 

-357,722

640,750

-846,946 

434,756

 

-357,722

434,756

846,946

background image

TN

ĄCE:                                      NORMALNE:   

 

 

 

 

3.6.

  R

EDUKCJA MOMENTU PLASTYCZNEGO W POSZCZEGÓLNYCH 

ELEMENTACH SPRAWCZYCH

 

Przekrój  przy  czystym  ściskaniu  lub  rozciąganiu  przenosi  siłę  osiową 

R

S

=7190,57  kN,  przy 

czystym ścinaniu przenosi siłę tnącą 

R

V

=100,93 kN. 

Przy  powstaniu  przegubu  plastycznego  dla  przekroju  1  wartości  sił:  osiowej  S

1

  i  tnącej  V

1

 

wynoszą: 
 

S

1

=2064,421 kN i V

1

=25,002 kN 

 

Przy  powstaniu  przegubu  plastycznego  dla  przekroju  6  wartości  sił:  osiowej  S

6

  i  tnącej  V

6

 

wynoszą: 
 

S

6

=650,729 kN i V

6

=393,423 kN 

lub 

S

6

=650,729 kN i V

6

=148,811 kN. 

Przy  powstaniu  przegubu  plastycznego  dla  przekroju  7  wartości  sił:  osiowej  S

7

  i  tnącej  V

7

 

wynoszą: 
 

S

7

=650,729 kN i V

7

=1094,273 kN 

lub 

S

7

=1094,273 kN i V

7

=650,729 kN. 

Jeżeli oprócz momentu zginającego (w płaszczyźnie ramy) działa w przekroju siła podłużna S 
i siła  poprzeczna  V,  to  moment  plastyczny  dla  przekroju  dwuteowego  należy  zredukować 
według zależności: 

a. – gdy V≤

3

pl

V

 i S≤0,1·S

pl

to M

pl,zred

=M

pl

b. – gdy V≤

3

pl

V

 i S>0,1·S

pl

to M

pl,zred

=M

pl

·



pl

S

S

1

·1,1; 

1

2

3

4

5

6

-2064,421 

-2064,421 

341,993

341,993 

341,993

-2695,422 

-1094,273 

-1094,273 

-650,729

-650,729 

-650,729 

-849,661 

-849,661

 

S

N

 

1

2

3

4

5

6

25,002 

25,002 

213,548 

-599,937 

1214,760 

-1601,149 

308,736 

308,736 

650,729

650,729 

849,661

148,811 

-393,423 

-1094,273 

-316,991 

-316,991 

 

V

N

 

-2695,422 

background image

c. – gdy 

3

pl

V

<V≤0,9·V

pl

to M

pl,zred

=M

pl

·



pl

pl

V

V

S

S

3

,

0

1

,

1

1

,

1

Dla  przekroju  5,  zanim  powstanie  przegub  plastyczny,  nastąpi  zniszczenie  ramy  poprzez 
ś

cięcie: 

39

,

651

18

,

1073

5

=

R

V

V

>1, 

stąd 

M

pl,zred,5

=0. 

Dla przekroju 6 wystąpi przypadek – b.: 

V

6

=14,69 kN ≤ 

3

pl

V

=

3

39

,

651

=217,13 kN  i  S

6

=532,59 kN > 0,1·S

pl

=0,1·4679,53=467,95 kN, 

stąd: 

M

pl,zred,6

=M

pl

·



pl

S

S

6

1

·1,1=749,77·

53

,

4679

59

,

532

1

·1,1=730,88 kNm; 

lub 

dla przekroju 6 wystąpi przypadek – b.: 

V

6

=126,45 kN ≤ 

3

pl

V

=

3

39

,

651

=217,13 kN  i S

6

=532,59 kN > 0,1·S

pl

=0,1·4679,53=467,95 kN, 

stąd: 

M

pl,zred,6

=M

pl

·



pl

S

S

6

1

·1,1=749,77·

53

,

4679

59

,

532

1

·1,1=730,88 kNm. 

Dla  przekroju  7,  zanim  powstanie  przegub  plastyczny,  nastąpi  zniszczenie  ramy  poprzez 
ś

cięcie: 

39

,

651

94

,

1184

7

=

R

V

V

>1, 

stąd 

M

pl,zred,7

=0. 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

4. W

YZNACZENIE NOŚNOŚCI GRANICZNEJ RAMY METODĄ STATYCZNĄ 

(

METODĄ ROZWIĄZAŃ SPRĘŻYSTYCH

4.1.

 W

YZNACZENIE NOŚNOŚCI GRANICZNEJ I MOMENTÓW ZGINAJĄCYCH 

ETAPU 

OBCIĄŻENIA RAMY

 

Dla  I  etapu  wytężenia  ustroju  do  analizy  przyjęto  schemat  statyczny  ramy  pokazany 
poniżej przyjmując jednostkowe obciążenie N=1. Następnie pokazano wykres momentów 
zginających M

1

I

 w prętach ramy dla N=1. 

 

 

 
 

Z  analizy  momentów  zginających  pokazanych  na  rysunku  powyżej  wynika,  że  pierwszy 
przegub plastyczny utworzy się w przekroju 10 dla obciążenia: 

N

gr,I

=

168

,

3

638

,

1176

1

,

=

i

I

pl

M

M

=371,413 kN. 

Dla  ramy  obciążonej  N=N

gr,I

  momenty  zginające  w  charakterystycznych  przekrojach 

wynoszą: 

M

N

I,1

=M

1

I,1

·N

gr,I

=0,483·371,413 =179,392

 

kNm, 

M

N

I,2

=M

1

I,2

·N

gr,I

=0,273·371,413 =101,396 kNm, 

M

N

I,3

=M

1

I,3

·N

gr,I

=1,042·371,413 =387,012 kNm, 

M

N

I,4

=M

1

I,4

·N

gr,I

=1,315·371,413 =488,408 kNm, 

M

N

I,5

=M

1

I,5

·N

gr,I

=0,858·371,413 =318,672 kNm, 

M

N

I,6

=M

1

I,6

·N

gr,I

=1,536·371,413 =570,490 kNm, 

M

N

I,7

=M

1

I,7

·N

gr,I

=2,030·371,413 =753,968 kNm, 

M

N

I,8

=M

1

I,8

·N

gr,I

=1,869·371,413 =694,171 kNm, 

M

N

I,9

=M

1

I,9

·N

gr,I

=1,298·371,413 =482,094 kNm, 

M

N

I,10

=M

1

I,10

·N

gr,I

=3,168·371,413 =1176,636 kNm, 

3
3

4
4

6
6

-0,483 

 

-0,273 

-1,315 

2,109 

-3,168 

-1,292 

1,298 

-1,869 

2,030 

-0,858 

1,536 

-2,030 

 

-0,858 

1,042 

 

 

M

1

I

 

1

2

3

4

11

10

9

8

5

6

7

12

H=0,8N

P=1,30N

0,7

·

q=0,84N/m

q=1,20 N/m

h

 =

3

,5

0

m

h

 =

6

,0

0

m

1

2

l=4,00m

1,5

·

P=1,95N

background image

M

N

I,11

=M

1

I,11

·N

gr,I

=2,109·371,413 =783,310 kNm, 

M

N

I,12

=M

1

I,12

·N

gr,I

=1,292·371,413 =479,866 kNm. 

Wykresy  momentów  zginających  w  ramie  dla  I  etapu  obciążenia  (dla  N=N

gr,I

=371,413  kN) 

pokazano poniżej: 

 
 

 

4.2.

 W

YZNACZENIE NOŚNOŚCI GRANICZNEJ I MOMENTÓW ZGINAJĄCYCH 

II

 

ETAPU OBCIĄŻENIA RAMY

 

Dla  II  etapu  wytężenia  ramy  przyjęto  schemat  ustroju  pokazany  poniżej,  przyjmując 
w miejscu powstania przegubu plastycznego (przekrój 10) przegub. Dla takiego schematu 
statycznego  ustroju  przyjęto  obciążenie  N=1;  wyznaczone  wartości  momentów 
zginających przedstawiono na rysunku. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1

 

2

 

3

4

5

 

6

 

-101,396

-488,480

783,310

-1176,636

-479,866

482,094

-694,171

753,968

-318,672

570,490

-753,968

387,012

 

M

N

I

 

1

2

3

4

11

10

9

8

5

6

7

12

P=1,30N

h

 =

3

,5

0

m

h

 =

6

,0

0

m

1

2

l=4,00m

1,5

·

P=1,95N

gr,I

gr,I

0,7

·

q=0,84N   /m

q=1,20 N   /m

gr,I

gr,I

H=0,8N

gr,I

-318,672

-179,392

background image

 

 

Drugi przegub plastyczny powstanie w przekroju 11 dla przyrostu obciążenia ∆N

gr,II

, które 

wynosi: 

∆N

gr,II

=

3,668

 

310

,

783

638

,

1176

1

11

,

11

,

=

II

N

I

pl

M

M

M

=107,232 kN. 

Poniżej  pokazano  schemat  statyczny  obciążenia  ramy  przyrostem  obciążenia  ∆N

gr,II

 

w II etapie jej wytężenia oraz wykres momentów zginających w takiej ramie. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1

2

3

 

4

 

5

6

-1,617

-0,298

-0,298

-1,617

-1,364

3,668

3,668

3,668

-1,364

-1,685

-0,204

-0,204

-1,685

-0,204

2,758

2,758

-0,204

0,105

1,653

1,653

-2,758

1,653

-2,758

1,067

1,067

 

M

1

II

 

1

2

3

4

11

10

9

8

5

6

7

12

H=0,8N

P=1,30N

0,7

·

q=0,84N/m

q=1,20 N/m

h

 =

3

,5

0m

h

 =

6,

0

0m

1

2

l=4,00m

1,5

·

P=1,95N

background image

 

Rzędne momentów zginających od przyrostu obciążeń ∆N

gr,II

 wynoszą: 

M

1

N II

=M

1

II,1

·∆N

gr,II

=1,617·107,232=173,394 kNm, 

M

2

N II

=M

1

II,2

·∆N

gr,II

=0,298·107,232=31,955 kNm, 

M

3

N II

=M

1

II,3

·∆N

gr,II

=1,067·107,232=114,417 kNm, 

M

4

N II

=M

1

II,4

·∆N

gr,II

=1,364·107,232=146,264 kNm, 

M

5

N II

=M

1

II,5

·∆N

gr,II

=0,105·107,232=11,259 kNm, 

M

6

N II

=M

1

II,6

·∆N

gr,II

=1,653·107,232=177,254 kNm, 

M

7

N II

=M

1

II,7

·∆N

gr,II

=2,758·107,232=295,746 kNm, 

M

8

N II

=M

1

II,8

·∆N

gr,II

=0,204·107,232=21,875 kNm, 

M

9

N II

=M

1

II,9

·∆N

gr,II

=0,204·107,232=21,875 kNm, 

M

10

N II

=M

1

II,10

·∆N

gr,II

=0·107,232=0 kNm, 

M

11

N II

=M

1

II,11

·∆N

gr,II

=3,668·107,232=393,327 kNm, 

M

12

N II

=M

1

II,12

·∆N

gr,II

=1,685·107,232=180,686 kNm. 

Na  rysunku  poniżej  pokazano  wykresy  momentów  zginających  M

N

II

  w  stanie 

granicznym  II etapu  obciążenia,  gdy  w  ramie  powstaje  drugi  przegub  plastyczny 
w przekroju 11.  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1

 

2

 

3

4

5

 

6

 

-173,394

-31,955

-146,264

393,327

-180,686

-21,875

-21,875

295,746

11,259

177,254

-295,746

114,417

1

2

3

4

11

10

9

8

5

6

7

12

h

 =

3

,5

0m

h

 =

6

,0

0m

1

2

l=4,00m

H=0,8N

gr,II

P=1,30N

gr,II

0,7

·

q=0,84N   /m

gr,II

q=1,20 N   /m

gr,II

1,5

·

P=1,95N

gr,II

 

M

N

II

 

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Wykresy  te  otrzymano  dodając  rzędne  momentów  M

N

I

  i  M

N

II

.  Taki  wykres  momentów 

powstaje po obciążeniu ramy: 

N

gr,II

=N

gr,I

+∆N

gr,II

=371,413+107,232=478,645 kN. 

M

N

II,1

  =  M

N

I,1

  +  M

1

N II

  =  179,392  +  173,394  = 

352,79 

kNm, 

M

N

II,2

  =  M

N

I,2

  +  M

2

N II

  =  101,396  + 

31,955 

133,35 

kNm,

 

M

N

II,3

  =  M

N

I,3

  +  M

3

N II

  =  387,012  +  114,417  = 

501,43 

kNm,

 

M

N

II,4

  =  M

N

I,4

  +  M

4

N II

  =  488,408  +  146,264  = 

634,67 

kNm,

 

M

N

II,5

  =  M

N

I,5

  +  M

5

N II

  =  318,672  – 

11,259 

307,41 

kNm,

 

M

N

II,6

  =  M

N

I,6

  +  M

6

N II

  =  570,490  +  177,254  = 

747,74 

kNm,

 

M

N

II,7

  =  M

N

I,7

  +  M

7

N II

  =  753,968  +  295,746  

1049,71 

kNm,

 

M

N

II,8

  =  M

N

I,8

  +  M

8

N II

  =  694,171  + 

21,875 

716,05 

kNm,

 

M

N

II,9

  =  M

N

I,9

  –  M

9

N II

  =  482,094  – 

21,875 

460,219 

kNm,

 

M

N

II,10

  =  M

N

I,10

  +  M

10

N II

  =  1176,636  + 

1176,64  kNm,

 

M

N

II,11

  =  M

N

I,11

  +  M

11

N II

  =  783,310  +  393,327  = 

1176,64  kNm,

 

M

N

II,12

  =  M

N

I,12

  +  M

12

N II

  =  479,866  +  180,686  = 

660,55 

kNm.

 

 

4.3.

 W

YZNACZENIE NOŚNOŚCI GRANICZNEJ I MOMENTÓW ZGINAJĄCYCH 

III

 

ETAPU OBCIĄŻENIA RAMY

 

Dla  III  etapu  wytężenia  ramy  przyjęto  schemat  ustroju  pokazany  poniżej,  przyjmując 
w miejscach powstania przegubów plastycznych (przekroje 10 i 11) przeguby. Dla takiego 
schematu  statycznego  ustroju  przyjęto  obciążenie  N=1;  wyznaczone  wartości  momentów 
zginających przedstawiono na rysunku. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

11

10

pl

M

pl

M

 

M

N

II

 

background image

 

 

Trzeci przegub plastyczny powstanie w przekroju 7 dla przyrostu obciążenia ∆N

gr,III

, które 

wynosi: 

∆N

gr,III

=

4,961

 

714

,

1049

638

,

1176

1

7

,

7

,

=

III

N

II

pl

M

M

M

=25,584 kN. 

Poniżej  pokazano  schemat  statyczny  obciążenia  ramy  przyrostem  obciążenia  ∆N

gr,III

 

w III etapie jej wytężenia oraz wykres momentów zginających w takiej ramie. 

 

 

1

2

 

3

 

4

5

6

7

-2,486

-3,776

-2,486

-3,776

-4,297

-0,207

-0,207

-4,297

-0,207

4,961

4,961

-0,207

1,756

1,378

1,378

-4,961

2,008

-4,961

4,924

4,924

1,756

-8,700

-8,700

0,600

 

M

1

III

 

1

 

2

3

4

 

5

 

6

 

7

 

-63,602

-96,605

-109,934

-5,296

-5,296

126,922

35,255

-126,922

51,378

125,976

44,926

44,926

-222,581

15,350

 

M

N

III

 

1

2

3

4

11

10

9

8

5

6

7

12

H=0,8N

P=1,30N

0,7

·

q=0,84N/m

q=1,20 N/m

h

 =

3,

5

0m

h

 =

6

,0

0m

1

2

l=4,00m

1,5

·

P=1,95N

1

2

3

4

11

10

9

8

5

6

7

12

h

 =

3

,5

0m

h

 =

6

,0

0m

1

2

l=4,00m

q=1,20 N    /m

gr,III

gr,III

0,7

·

q=0,84N    /m

P=1,30N

gr,III

H=0,8N

gr,III

gr,III

1,5

·

P=1,95N

background image

Rzędne momentów zginających od przyrostu obciążeń ∆N

gr,III

 wynoszą: 

M

1

N III

=M

1

III,1

·∆N

gr,III

=2,486·25,584=63,602 kNm, 

M

2

N III

=M

1

III,2

·∆N

gr,III

=3,776·25,584=96,605 kNm, 

M

3

N III

=M

1

III,3

·∆N

gr,III

=4,924·25,584=125,976 kNm, 

M

4

N III

=M

1

III,4

·∆N

gr,III

=8,700·25,584=222,581 kNm, 

M

5

N III

=M

1

III,5

·∆N

gr,III

=1,756·25,584=44,926 kNm, 

M

6

N III

=M

1

III,6

·∆N

gr,III

=1,378·25,584=35,255 kNm, 

M

7

N III

=M

1

III,7

·∆N

gr,III

=4,961·25,584=126,922 kNm, 

M

8

N III

=M

1

III,8

·∆N

gr,III

=0,207·25,584=5,296kNm, 

M

9

N III

=M

1

III,9

·∆N

gr,III

=0,207·25,584=5,296 kNm, 

M

10

N III

=M

1

III,10

·∆N

gr,III

=0·25,584=0 kNm, 

M

11

N III

=M

1

III,11

·∆N

gr,III

=0·25,584=0 kNm, 

M

12

N III

=M

1

III,12

·∆N

gr,III

=4,297·25,584=109,934 kNm. 

Na rysunku poniżej pokazano wykresy momentów zginających M

N

III

 w stanie granicznym 

III etapu obciążenia, gdy w ramie powstaje trzeci przegub plastyczny w przekroju 7.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wykresy  te  otrzymano  dodając  rzędne  momentów  M

N

I

,  M

N

II

  i  M

N

III

.  Taki  wykres  momentów 

powstaje po obciążeniu ramy: 

N

gr,III

=N

gr,I

+∆N

gr,II

+∆N

gr,III

=371,413+107,232+25,584=504,229 kN, 

M

N

III,1

  =  M

N

II,1

  +  M

1

N III

  = 

352,786  + 

63,602 

416,388  kNm, 

M

N

III,2

  =  M

N

II,2

  +  M

2

N III

  = 

133,351  + 

96,605 

229,956  kNm, 

M

N

III,3

  =  M

N

II,3

  –  M

3

N III

  = 

501,429  + 

125,976 

627,405  kNm, 

M

N

III,4

  =  M

N

II,4

  +  M

4

N III

  = 

634,672  + 

222,581 

857,253  kNm, 

M

N

III,5

  =  M

N

II,5

  +  M

5

N III

  = 

307,413  – 

44,926 

262,487  kNm, 

M

N

III,6

  =  M

N

II,6

  +  M

6

N III

  

747,744  

35,255 

782,999  kNm, 

M

N

III,7

  =  M

N

II,7

  +  M

7

N III

  =  1049,714  + 

126,922 

1176,636  kNm, 

M

N

III,8

  =  M

N

II,8

  +  M

8

N III

  = 

716,046  + 

5,296 

721,342  kNm, 

M

N

III,9

  =  M

N

II,9

  –  M

9

N III

  = 

460,219  – 

5,296 

454,923  kNm, 

M

N

III,10

  =  M

N

II,10

  +  M

10

N III

  =  1176,636  + 

1176,636  kNm, 

M

N

III,11

  =  M

N

II,11

  +  M

11

N III

  =  1176,637  + 

1176,637  kNm, 

11

10

pl

M

pl

M

10

M

pl

 

M

N

III

 

background image

M

N

III,12

  =  M

N

II,12

  +  M

12

N III

  = 

660,552  + 

109,934 

770,486  kNm. 

 

4.4.

 W

YZNACZENIE NOŚNOŚCI GRANICZNEJ I MOMENTÓW ZGINAJĄCYCH 

IV

 

ETAPU OBCIĄŻENIA RAMY

 

Dla  IV  etapu  wytężenia  ramy  przyjęto  schemat  ustroju  pokazany  poniżej,  przyjmując 
w miejscach  powstania  przegubów  plastycznych  (przekroje  10,  11  i  7)  przeguby.  Dla 
takiego  schematu  statycznego  ustroju  przyjęto  obciążenie  N=1;  wyznaczone  wartości 
momentów zginających przedstawiono na rysunku. 

 

Czwarty  przegub  plastyczny  powstanie  w  przekroju  4  dla  przyrostu  obciążenia  ∆N

gr,IV

które wynosi: 

∆N

gr,IV

=

8,700

 

253

,

857

636

,

1176

1

4

,

4

,

=

IV

N

III

pl

M

M

M

=36,711 kN. 

Poniżej  pokazano  schemat  statyczny  obciążenia  ramy  przyrostem  obciążenia  ∆N

gr,IV

 

w IV etapie jej wytężenia oraz wykres momentów zginających w takiej ramie. 

1

 

2

3

4

 

5

 

6

 

7

 

-3,576

-6,000

-3,576

-6,000

-6,104

-0,879

-0,879

-6,104

-0,879

-0,879

3,821

4,890

4,946

2,700

3,821

3,821

2,700

-8,700

-8,700

0,600

 

M

1

IV

 

1

2

3

4

11

10

9

8

5

6

7

12

H=0,8N

P=1,30N

0,7

·

q=0,84N/m

q=1,20 N/m

h

 =

3,

5

0m

h

 =

6

,0

0

m

1

2

l=4,00m

1,5

·

P=1,95N

background image

 

 

Rzędne momentów zginających od przyrostu obciążeń ∆N

gr,IV

 wynoszą: 

M

1

N IV

=M

1

IV,1

·∆N

gr,IV

=3,576·36,711=131,279 kNm, 

M

2

N IV

=M

1

IV,2

·∆N

gr,IV

=6,000·36,711=220,266 kNm, 

M

3

N IV

=M

1

IV,3

·∆N

gr,IV

=2,700·36,711=99,120 kNm, 

M

4

N IV

=M

1

IV,4

·∆N

gr,IV

=8,700·36,711=319,386 kNm, 

M

5

N IV

=M

1

IV,5

·∆N

gr,IV

=3,821·36,711=140,273 kNm, 

M

6

N IV

=M

1

IV,6

·∆N

gr,IV

=4,890·36,711=179,517 kNm, 

M

7

N IV

=M

1

IV,7

·∆N

gr,IV

=0·36,711=0 kNm, 

M

8

N IV

=M

1

IV,8

·∆N

gr,IV

=0,879·36,711=32,269 kNm, 

M

9

N IV

=M

1

IV,9

·∆N

gr,IV

=0,879·36,711=32,269 kNm, 

M

10

N IV

=M

1

IV,10

·∆N

gr,IV

=0·36,711=0 kNm, 

M

11

N IV

=M

1

IV,11

·∆N

gr,IV

=0·36,711=0 kNm, 

M

12

N IV

=M

1

IV,12

·∆N

gr,IV

=6,104·36,711=224,084 kNm. 

Na rysunku poniżej pokazano wykresy momentów zginających M

N

IV

 w stanie granicznym 

IV etapu obciążenia, gdy w ramie powstaje czwarty przegub plastyczny w przekroju 4.  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

-131,279

-220,266

-224,084

-32,269

-32,269

140,263

179,517

181,562

99,120

140,263

-319,386

22,026

 

 

M

N

IV

 

1

2

3

4

11

10

9

8

5

6

7

12

h

 =

3,

5

0m

h

 =

6,

0

0m

1

2

l=4,00m

P=1,30N

gr,IV

0,7

·

q=0,84N    /m

gr,IV

q=1,20 N    /m

gr,IV

1,5

·

P=1,95N

gr,IV

H=0,8N

gr,IV

background image

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wykresy te otrzymano dodając rzędne momentów M

N

I

, M

N

II

, M

N

III

 i M

N

IV

. Taki wykres 

momentów powstaje po obciążeniu ramy: 
N

gr,IV

=N

gr,I

+∆N

gr,II

+∆N

gr,III

+∆N

gr,IV

=371,413+107,232+25,584+36,711=540,94 kN, 

M

N

IV,1

  =  M

N

III,1

  +  M

1

N IV

  = 

416,388  + 

131,279 

547,67 

kNm, 

M

N

IV,2

  =  M

N

III,2

  +  M

2

N IV

  = 

229,956  + 

220,266 

450,22 

kNm, 

M

N

IV,3

  =  M

N

III,3

  –  M

3

N IV

  = 

627,405  + 

99,120 

726,52 

kNm, 

M

N

IV,4

  =  M

N

III,4

  +  M

4

N IV

  = 

857,253  + 

319,386 

1176,64 

kNm, 

M

N

IV,5

  =  M

N

III,5

  +  M

5

N IV

  = 

262,487  – 

140,273 

122,21 

kNm, 

M

N

IV,6

  =  M

N

III,6

  +  M

6

N IV

  = 

782,999  + 

179,517 

962,52 

kNm, 

M

N

IV,7

  =  M

N

III,7

  +  M

7

N IV

  =  1176,636  + 

1176,64 

kNm, 

M

N

IV,8

  =  M

N

III,8

  +  M

8

N IV

  = 

721,342  + 

32,269 

753,61 

kNm, 

M

N

IV,9

  =  M

N

III,9

  –  M

9

N IV

  = 

454,923  – 

32,269 

422,65 

kNm, 

M

N

IV,10

  =  M

N

III,10

  +  M

10

N IV

  =  1176,636  + 

1176,64 

kNm, 

M

N

IV,11

  =  M

N

III,11

  +  M

11

N IV

  =  1176,637  + 

1176,64 

kNm, 

M

N

IV,12

  =  M

N

III,12

  +  M

12

N IV

  = 

770,486  + 

224,084 

994,57 

kNm. 

Dla  obciążenia  N

gr,IV

=540,94  kN  rama  przekształca  się  w  ustrój  geometrycznie  zmienny; 

obciążenie to jest nośnością graniczną konstrukcji. 

 

 

 

 

 

 

 

11

10

pl

M

pl

M

10

M

pl

4

M

pl

 

M

N

IV

 

background image

4.5.

 W

YZNACZENIE SIŁ POPRZECZNYCH I PODŁUŻNYCH W GRANICZNYM STANIE 

OBCIĄŻENIA RAMY

 

W  przypadku  działania  w  rozpatrywanym  przekroju,  oprócz  momentu  zginającego,  sił 
osiowych i poprzecznych opór plastyczny mierzony momentem zginającym ulega redukcji. 
Aby redukcje tą przeprowadzić należy znać rzeczywisty rozkład sił osiowych i tnących.  
Siły te wyznaczyć możemy dla kolejnych etapów jej wytężenia analogicznie jak momenty 
zginające: 

- siły poprzeczne: 

V

N

n

=V

1

I

·N

gr,I

+V

1

II

·∆N

gr,II

+V

1

IΙI

·∆N

gr,IΙI

+…+V

1

n

·∆N

gr,n

- siły osiowe: 

S

N

n

=S

1

I

·N

gr,I

+S

1

II

·∆N

gr,II

+S

1

IΙI

·∆N

gr,IΙI

+…+S

1

n

·∆N

gr,n

Przyrost sił osiowych w trakcie obciążenia dla poszczególnych etapów wytężenia badanej 
ramy przedstawiono na kolejnych rysunkach poniżej: 

 

 

304,559

304,559

-1838,123

-1838,123

-2399,328

-2399,328

-974,216

-974,216

-579,404

-756,568

-756,568

-579,404

304,559

304,559

-3051,299

-3051,299

-1300,845

-1300,845

-929,641

-706,474

-706,474

-929,641

-2409,669

-2409,669

 

S

N

I

 

 

S

N

II

 

409,244

409,244

-2568,316

-2568,316

-946,296

-3184,566

-3184,566

-1403,411

-1403,411

-759,356

-946,296

-759,356

-2822,540

-3349,214

-2822,540

-3349,214

-772,279

-772,279

-1524,007

-1524,007

-996,774

-996,774

 367,357

367,357

 

S

N

III

 

 

S

N

IV

 

background image

Przyrost  sił  tnących  w  trakcie  obciążenia  dla  poszczególnych  etapów  wytężenia  badanej 
ramy przedstawiono na kolejnych rysunkach poniżej: 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 

22,285

756,568

579,404

-1425,483

1081,555

-282,274

22,285

190,164

-534,092

132,594

-350,243

-282,274

579,404
274,846

274,846

-974,216

62,712

929,641

579,404

-1750,825

1480,028

-323,558

62,712

125,517

-496,722

-323,558

579,404
320,205

320,205

-1300,845

331,281

-602,077

53,272

946,296

759,356

-1781,526

1622,020

-355,973

53,272

411,871

-571,376

99,191

-556,307

-355,973

759,356

350,113

350,113

-1403,411

27,831

27,831

1825,766

527,510

-527,323

-1825,579

-1524,007

-615,228

87,994

996,774

-339,526

-339,526

772,278

772,278

404,923

404,923

 

V

N

I

 

 

V

N

III

 

 

V

N

II

 

 

V

N

IV

 

background image

4.6.

 R

EDUKCJA MOMENTU PLASTYCZNEGO W POSZCZEGÓLNYCH ELEMENTACH 

SPRAWCZYCH

 

Przekrój  przy  czystym  ściskaniu  lub  rozciąganiu  przenosi  siłę  osiową 

R

S

=7190,57  kN,  przy 

czystym ścinaniu przenosi siłę tnącą 

R

V

=1000,93 kN. 

Przy  powstaniu  przegubu  plastycznego  dla  przekroju  10  wartości  sił:  osiowej  S

10

  i  tnącej  V

10

 

wynoszą: 
 

S

10

=367,357 kN i V

10

=1825,579 kN. 

Przy  powstaniu  przegubu  plastycznego  dla  przekroju  11  wartości  sił:  osiowej  S

11

  i  tnącej  V

11

 

wynoszą: 
 

S

11

=367,357 kN i V

11

=527,510 kN 

lub 

S

11

=367,357 kN i V

11

=527,323 kN. 

Przy  powstaniu  przegubu  plastycznego  dla  przekroju  7  wartości  sił:  osiowej  S

7

  i  tnącej  V

7

 

wynoszą: 
 

S

7

=772,279 kN i V

7

=1524,007 kN 

lub 

S

7

=1524,007 kN i V

7

=772,278 kN. 

Przy  powstaniu  przegubu  plastycznego  dla  przekroju  4  wartości  sił:  osiowej  S

4

  i  tnącej  V

4

 

wynoszą: 
 

S

4

=367,357 kN i V

4

=1825,766 kN. 

 

Jeżeli oprócz momentu zginającego (w płaszczyźnie ramy) działa w przekroju siła podłużna S 
i siła  poprzeczna  V,  to  moment  plastyczny  dla  przekroju  dwuteowego  należy  zredukować 
według zależności: 

a. – gdy V≤

3

pl

V

 i S≤0,1·S

pl

to M

pl,zred

=M

pl

b. – gdy V≤

3

pl

V

 i S>0,1·S

pl

to M

pl,zred

=M

pl

·



pl

S

S

1

·1,1; 

c. – gdy 

3

pl

V

<V≤0,9·V

pl

to M

pl,zred

=M

pl

·



pl

pl

V

V

S

S

3

,

0

1

,

1

1

,

1

Dla  przekroju  10,  zanim  powstanie  przegub  plastyczny,  nastąpi  zniszczenie  ramy  poprzez 
ś

cięcie: 

93

,

1000

579

,

185

10

=

R

V

V

>1, 

stąd 

M

pl,zred,10

=0. 

Dla przekroju 11 wystąpi przypadek – c.: 

3

pl

V

=

3

93

,

1000

=333,643 kN <V

11

=527,510 kN ≤ 

pl

V

9

,

0

=

93

,

1000

9

,

0 ⋅

=900,837 kN 

 

stąd: 

M

pl,zred,11

=M

pl

·



pl

pl

V

V

S

S

11

11

3

,

0

1

,

1

1

,

1

=1176,638·

93

,

1000

510

,

527

3

,

0

57

,

7190

357

,

367

1

,

1

1

,

1

=1042,144 kNm; 

lub 

dla przekroju 11 wystąpi przypadek – c.: 

3

pl

V

=

3

93

,

1000

=333,643 kN <V

11

=527,323 kN ≤ 

pl

V

9

,

0

=

93

,

1000

9

,

0 ⋅

=900,837 kN          

background image

stąd: 

 

M

pl,zred,11

=M

pl

·



pl

pl

V

V

S

S

11

11

3

,

0

1

,

1

1

,

1

=1176,638·

93

,

1000

323

,

527

3

,

0

57

,

7190

357

,

367

1

,

1

1

,

1

=1042,210 kNm; 

 

Dla  przekroju  7,  zanim  powstanie  przegub  plastyczny,  nastąpi  zniszczenie  ramy  poprzez 
ś

cięcie: 

93

,

1000

007

,

1524

7

=

R

V

V

>1, 

stąd 

M

pl,zred,7

=0. 

Dla  przekroju  4,  zanim  powstanie  przegub  plastyczny,  nastąpi  zniszczenie  ramy  poprzez 
ś

cięcie: 

93

,

1000

766

,

1825

4

=

R

V

V

>1, 

stąd 

M

pl,zred,4

=0. 

 

4.7.

  W

YZNACZENIE ZREDUKOWANEJ NOŚNOŚCI RAMY Z UWZGLĘDNIENIEM SIŁ 

OSIOWYCH I TNĄCYCH 

 

Współczynnik  redukcji  oporu  plastycznego  mierzonego  momentem  zginającym  z  uwagi 
na siły osiowe i tnące obliczamy z zależności: 

r

i

=

pl

i

zred

pl

M

M

,

,

Dla poszczególnych przekrojów mamy: 

r

10

=

638

,

1176

0

10

,

,

=

pl

zred

pl

M

M

=0, 

r

11

=

638

,

1176

144

,

1042

11

,

,

=

pl

zred

pl

M

M

=0,886, 

r

7

=

638

,

1176

0

7

,

,

=

pl

zred

pl

M

M

=0, 

r

4

=

638

,

1176

0

4

,

,

=

pl

zred

pl

M

M

=0. 

Nośność  ramy  jest  równa  sumie  nośności  ważonej  elementów  dla  minimalnego 
mechanizmu zniszczenia, co możemy ogólnie zapisać w postaci: 

N=Σ(a

i

·

r

i

M

pl

=Σ(r

i

·N

gr,i

), 

gdzie: 

a

i

 – waga geometryczna i-tego elementu; 

 

 

 

a

10

=

638

,

1176

413

,

371

,

=

pl

I

gr

M

N

=0,316 





m

1

background image

 

a

11

=

638

,

1176

645

,

478

,

=

pl

II

gr

M

N

=0,407 





m

1

 

a

7

=

638

,

1176

229

,

504

,

=

pl

III

gr

M

N

=0,429 





m

1

 

a

4

=

638

,

1176

94

,

540

,

=

pl

IV

gr

M

N

=0,460 





m

1

 

 

Po podstawieniu otrzymujemy: 

N=r

10

·

N

gr,I

+r

11

·∆

N

gr,II

+r

7

·∆

N

gr,III

+r

4

·∆

N

gr,IV

=0+0,886·107,232+0+0=95,008 kN. 

4.8.

  W

YZNACZENIE OBLICZENIOWEJ NOŚNOŚCI GRANICZNEJ KONSTRUKCJI

 

Losowa nośność graniczna konstrukcji złożonej równolegle z elementów wynosi: 

N(ω)=Σ[r

i

(ω)·N

gr,i

(ω)], 

w którym i=1,…,n, gdzie n jest liczbą elementów połączonych równolegle. 

Odchylenie standardowe D(N) nośności granicznej konstrukcji wyznaczamy ze wzoru: 

( )

(

)

)

(

2

1

2

2

pl

n

i

i

i

M

D

r

a

N

D

=

=

Odchylenie standardowe momentu plastycznego D(M

pl

)

kNm

W

R

M

D

pl

e

W

pl

31

,

26

10

3240

16

,

363

01

,

0

02

,

0

)

(

6

2

2

2

2

Re

=

+

=

+

=

ν

ν

Odchylenie  standardowe  nośności  granicznej  dla  Minimalnego  Zbioru  Krytycznego 
wynosi: 

(

)

=

+

+

+

=

pl

M

D

a

r

a

r

a

r

a

r

N

D

2

4

2

4

2

7

2

7

2

11

2

11

2

10

2

10

)

(

kN

49

,

9

31

,

26

)

0

0

407

,

0

886

,

0

0

2

2

=

+

+

+

=

Obliczeniowa nośność graniczna na poziomie istotności p(z=2,5) jest równa: 

kN

N

D

z

N

N

obl

585

,

2

49

,

9

5

,

2

31

,

26

)

(

=

=

=

Obliczeniowa  nośność  graniczna  ramy  wynosi  2,585  kN  na  poziomie  istotności 
p=0,993790. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

4.9.

  W

YZNACZENIE ŚCIEŻKI RÓWNOWAGI STATYCZNEJ

 

Przemieszczenia  pionowe  przekroju  6  badanej  ramy  dla  kolejnych  etapów  jej  wytężenia 
wynoszą: 

y

I

=y

1

I

·N

gr,I

=0,00002·371,413=7,43 mm, 

y

II

=y

I

+y

1

II

·∆N

gr,II

=0,00743+0,0001·107,232=7,43+10,72=18,15 mm, 

y

III

=y

II

+y

1

III

·∆N

gr,III

=0,01815+0,0003·25,584=0,01815+0,00768=25,83 mm, 

y

IV

=y

III

+y

1

IV

·∆N

gr,IV

=0,02583+0,0005·36,711=0,02583+0,01835=44,18 mm, 

Obciążenia kolejnych etapów wytężenia ustroju mają wartości: 

N

gr,I

=371,413 kN, 

N

gr,II

=478,645 kN, 

N

gr,III

=504,229 kN, 

N

gr,IV

=540,94 kN,. 

Zależność przemieszczenia poziomego w przekroju 7 ramy od obciążenia, gdy formowały 
się poszczególne przeguby plastyczne – ścieżkę równowagi statycznej pokazano poniżej: 

 
 

 
 
 
 

[kN]

N   =371,413

gr,I

gr,II

N   =478,645

N    =504,229

gr,III

N    =540,940

gr,IV

y

 =

7

,4

3

I

II

y

 =

18

,1

5

y

  

=

2

5

,8

3

III

IV

y

  

=4

4

,1

8

[mm]

d

op

  

=

4

00

0

2

50

 =

16