background image

 

Politechnika Poznańska 

 

 

 

 

              Poznań, dnia 01.04.2004 r. 

Instytut Konstrukcji Budowlanych 
Zakład Mechaniki Budowli 

 
 
 

 
 

 
 
 

 
 

 
 

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń 

zmiany temperatury 

 
 

 
 
 

 
 

 
 
 

 
 
 

 
 

 
 
 

 
 

 
 
 

 
 
 

 
 

Konsultacje:   

 

 

 

 

 

 

 

Wykonał: 

dr inż. 

P. 

Litewka 

       Piotr 

Siniecki 

          grupa 

III 

          2003/2004 

background image

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń – zmiana temperatury

                            

- 2 - 

Piotr Siniecki grupa III 

 

2004-04-01 

 

32

1

5

6

I

I

1

I

1

I

1

I

2

2

-15  C

o

+10  C

o

+15  C

o

m

o

t  =- 20  C

 

 

 

 
 
 

 
 

 

 
 

Układ podstawowy 

 

32

1

5

6

u

2

r

3

I

r

I

1

I

1

I

1

I

2

2

1

-15  C

+10  C

o

+15  C

o

o

o

m

0

1

2

3

4

5

t  =- 20  C

 

 

SGN = 3 

 

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

0

0

0

3

3

33

2

32

1

31

2

3

23

2

22

1

21

1

3

13

2

12

1

11

t

t

t

r

z

r

z

r

z

r

r

z

r

z

r

z

r

r

z

r

z

r

z

r

 

 
 
 

 

389

,

1

240

220

2

1

2

1

Ι

=

Ι

Ι

=

Ι

Ι

=

Ι

Ι

=

Ι

background image

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń – zmiana temperatury

                            

- 3 - 

Piotr Siniecki grupa III 

 

2004-04-01 

 
Ponieważ układ podstawowy jest identyczny jak dla ramy obliczonej dla sił zewnętrznych 

reakcje r

ik 

pozostają takie same pozostaje tylko obliczyć r

it. 

 
Dodatkowe informacje: 

 

m

śr

t

t

t

t

C

=

°

=

0

5

/

10

2

,

1

α

 

 

C

t

C

t

C

t

C

t

C

t

C

t

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5

,

32

0

,

5

35

0

,

20

30

34

5

,

17

25

23

,

12

,

01

=

=

=

=

=

=

 

 

Obliczamy momenty od nierównomiernego ogrzania: 
 

]

[

71082

,

1

22

,

0

5

10

2

,

1

6273

]

[

71082

,

1

22

,

0

5

10

2

,

1

6273

]

[

40950

,

9

24

,

0

30

10

2

,

1

6273

]

[

40950

,

9

24

,

0

30

10

2

,

1

6273

]

[

83114

,

12

22

,

0

25

10

2

,

1

6273

2

3

2

3

]

[

76188

,

11

24

,

0

25

10

2

,

1

6273

2

3

2

3

]

[

55409

,

8

22

,

0

25

10

2

,

1

6273

]

[

55409

,

8

22

,

0

25

10

2

,

1

6273

5

53

5

35

5

43

5

34

5

32

5

12

5

10

5

01

kNm

h

t

EI

M

kNm

h

t

EI

M

kNm

h

t

EI

M

kNm

h

t

EI

M

kNm

h

t

EI

M

kNm

h

t

EI

M

kNm

h

t

EI

M

kNm

h

t

EI

M

t

t

t

t

t

t

t

t

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

α

α

α

α

α

α

α

α

 

 
 

 
 

 
 
 

 
 

 
 
 

 

background image

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń – zmiana temperatury

                            

- 4 - 

Piotr Siniecki grupa III 

 

2004-04-01 

 
Obliczamy momenty od stanu t

 

 

1

5

6

32

o

+10  C

-15  C

Ψ

12

Ψ

23

Ψ

34

Ψ

35

0

1

2

3

4

5

Ψ

01

+15  C

o

m

o

o

t  =- 20  C

 

 

rad

t

t

000252

,

0

0

5

10

2

,

1

5

,

17

1

10

2

,

1

5

,

17

5

012

)

(

01

5

5

)

(

01

=

Ψ

=

+

+

Ψ

 

rad

t

t

00048

,

0

0

6

10

2

,

1

20

3

534

)

(

35

5

)

(

35

=

Ψ

=

+

Ψ

 

rad

t

t

000195

,

0

0

6

3

10

2

,

1

50

,

32

534

)

(

34

)

(

34

5

=

Ψ

=

Ψ

+

 

rad

t

t

00072

,

0

0

2

6

10

2

,

1

20

432

)

(

23

)

(

23

5

=

Ψ

=

Ψ

+

 

 

rad

t

t

t

0000576

,

0

0

3

10

2

,

1

5

,

32

2

10

2

,

1

5

,

17

5

5

10

2

,

1

5

,

17

01235

)

(

12

5

5

)

(

12

5

)

(

01

=

Ψ

=

+

+

Ψ

+

Ψ

 

 

 

]

[

69907

,

1

)

3

(

6

389

,

1

2

]

[

69907

,

1

)

3

(

6

389

,

1

2

]

[

77484

,

6

)

(

2

3

]

[

30113

,

0

)

(

5

389

,

1

3

]

[

86012

,

1

)

3

(

09902

,

5

2

]

[

86012

,

1

)

3

(

09902

,

5

2

)

(

34

)

(

43

)

(

34

)

(

34

)

(

23

)

(

32

)

(

12

)

(

12

)

(

01

)

(

10

)

(

01

)

(

01

0

0

0

0

0

0

kNm

EI

M

kNm

EI

M

kNm

EI

M

kNm

EI

M

kNm

EI

M

kNm

EI

M

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

ψ

ψ

ψ

ψ

ψ

ψ

 

 

 
 

background image

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń – zmiana temperatury

                            

- 5 - 

Piotr Siniecki grupa III 

 

2004-04-01 

]

[

02208

,

6

)

3

(

3

2

]

[

02208

,

6

)

3

(

3

2

)

(

35

)

(

53

)

(

35

)

(

35

0

0

kNm

EI

M

kNm

EI

M

t

t

t

t

=

=

=

=

ψ

ψ

 

 

Korzystając z zasady superpozycji obliczamy M

 

)

(

)

(

)

(

0

t

∆t

t

M

M

M

+

=

 

 
Stan t 

 

32

1

5

6

-11,46075

10,41421

7,73290

-16,72800

1t

-6,69397

3t

2t

r

r

6,05630

-11,10857

7,71043

r

 

 

]

[

68063

,

2

0

73290

,

7

05630

,

6

)

10857

,

11

(

]

[

04654

,

1

0

41421

,

10

)

46075

,

11

(

]

[

23063

,

4

0

2

1

05630

,

6

25

1

)

46075

,

11

(

5

1

)

69397

,

6

41421

,

10

(

1

3

3

1

1

2

2

kNm

r

r

kNm

r

r

kN

r

r

t

t

t

t

t

t

=

=

=

=

=

=

+





+

+

 

 

 

Podstawiamy do równań kanonicznych 
 

=

+

+

=

+

=

+

0

68063

,

2

75930

,

3

75

,

0

0

0

23063

,

4

75

,

0

47047

,

0

20200

,

0

0

04654

,

1

0

20200

,

0

61786

,

1

3

2

3

2

1

2

1

z

EI

z

EI

z

EI

z

EI

z

EI

z

EI

z

EI

 

 

=

=

=

86930

,

1

94393

,

12

2630

,

2

3

2

1

z

EI

z

EI

z

EI

 

 
 

background image

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń – zmiana temperatury

                            

- 6 - 

Piotr Siniecki grupa III 

 

2004-04-01 

Podstawiając wartości do równań momentowych(wzory redukcyjne), uwzględniając momenty od 
temperatury otrzymujemy. 

 

]

[

55747

,

5

31126

,

4

66667

,

0

]

[

22529

,

10

73290

,

7

33333

,

1

]

[

57592

,

8

71043

,

7

46300

,

0

]

[

37760

,

9

10857

,

11

92600

,

0

]

[

84770

,

0

05630

,

6

75

,

0

5

,

1

]

[

14322

,

9

46075

,

11

03334

,

0

83340

,

0

]

[

14322

,

9

41421

,

10

23534

,

0

78446

,

0

]

[

85258

,

8

69397

,

6

23534

,

0

39223

,

0

3

53

3

35

3

43

3

34

2

3

32

2

1

12

2

1

10

2

1

01

kNm

z

EI

M

kNm

z

EI

M

kNm

z

EI

M

kNm

z

EI

M

kNm

z

EI

z

EI

M

kNm

z

EI

z

EI

M

kNm

z

EI

z

EI

M

kNm

z

EI

z

EI

M

=

+

=

=

+

=

=

+

=

=

=

=

+

=

=

+

=

=

+

=

=

=

 

 

Wykres momentów [kNm] 

 

32

1

5

6

32

1

5

6

32

1

5

6

32

1

5

6

8,85258

9,14322

9,37760

8,57592

0,84770

10,22529

5,55747

 

 

 
 
 

 
 

 
 
 

 
 
 

 
 

 
 
 

 
 

 

 

background image

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń – zmiana temperatury

                            

- 7 - 

Piotr Siniecki grupa III 

 

2004-04-01 

Obliczanie sił tnących  

 

5

,

0

9

9

0

2

9,14322

-8,85259

T

10

T

01

 

]

[

056997

,

0

0

09902

,

5

85259

,

8

14322

,

9

0

10

10

0

kN

T

T

M

=

=

+

=

 

 

]

[

056997

,

0

0

09902

,

5

14322

,

9

85259

,

8

0

01

01

1

kN

T

T

M

=

=

+

+

=

 

 

5

-9,14322

T

21

T

12

 

]

[

82864

,

1

0

5

14322

,

9

0

21

21

1

kN

T

T

M

=

=

+

=

 

 

]

[

82864

,

1

0

5

14322

,

9

0

12

12

2

kN

T

T

M

=

=

+

=

 

 

2

-0,84770

T

32

23

T

 

]

[

42385

,

0

0

84770

,

0

2

0

23

23

3

kN

T

T

M

=

=

=

 

 

]

[

42385

,

0

0

84770

,

0

2

0

32

32

2

kN

T

T

M

=

=

=

 

 

3

5,55747

10,22529

T

T

35

53

 

]

[

26092

,

5

0

55747

,

5

22529

,

10

3

0

53

53

3

kN

T

T

M

=

=

+

+

=

 

 

]

[

26092

,

5

0

55747

,

5

22529

,

10

3

0

35

35

5

kN

T

T

M

=

=

+

+

=

 

 
 
 

 
 

 

background image

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń – zmiana temperatury

                            

- 8 - 

Piotr Siniecki grupa III 

 

2004-04-01 

6

8,57592

-9,37760

T

T

34

43

]

[

13361

,

0

0

37760

,

9

57592

,

8

6

0

43

43

3

kN

T

T

M

=

=

+

=

 

 

]

[

13361

,

0

0

37760

,

9

57592

,

8

6

0

34

34

4

kN

T

T

M

=

=

+

=

 

 

 

Obliczanie sił normalnych 

 

1,82864

0,42385

N

N

23

21

 

]

[

42385

,

0

0

42385

,

0

0

21

21

kN

N

N

X

=

=

=

 

 

]

[

82864

,

1

0

82864

,

1

0

23

23

kN

N

N

Y

=

=

+

=

 

 

N

N

N

32

34

35

0,42385

0,13361

-5,26092

 

]

[

68477

,

5

0

)

26092

,

5

(

42385

,

0

0

34

34

kN

N

N

X

=

=

+

=

 

 

]

[

69503

,

1

0

13361

,

0

82864

,

1

0

35

35

kN

N

N

Y

=

=

+

=

 

 

1,82864

-0,056997

N

10

N

12

 

]

[

87626

,

1

0

cos

)

056997

,

0

(

82864

,

1

sin

0

10

10

kN

N

N

Y

=

=

+

=

α

α

 

 

]

[

42386

,

0

0

cos

)

87626

,

1

(

sin

)

056997

,

0

(

0

12

12

kN

N

N

X

=

=

=

α

α

 

 

background image

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń – zmiana temperatury

                            

- 9 - 

Piotr Siniecki grupa III 

 

2004-04-01 

Wykres sił normalnych [kN] 

 

32

1

5

6

32

1

5

6

32

1

5

6

32

1

5

6

-5,68477

-1,87626

-0,42385

1,82864

1,69503

 

 
 

Wykres sił tnących [kN] 

 

32

1

5

6

32

1

5

6

32

1

5

6

32

1

5

6

1,82864

0,42385

-0,056997

-5,26092

0,13361

 

 

Kontrola statyczna 

 

1

5

6

32

0,13361

5,68477

0,056997

1,87628

1,69503

8,57592

5,55747

8,85258

5,26092

I

I

1

I

1

I

1

I

2

2

 

 
 

background image

Obliczanie ramy metodą przemieszczeń – zmiana temperatury

                            

- 10 - 

Piotr Siniecki grupa III 

 

2004-04-01 

kN

X

0000122

,

0

cos

87626

,

1

sin

056977

,

0

26092

,

5

68477

,

5

0

=

+

+

+

=

α

α

 

 

%

00002

,

0

%

100

68477

,

5

0000122

,

0

=

 

 

kN

Y

000005

,

0

cos

056997

,

0

sin

87626

,

1

69503

,

1

13361

,

0

0

=

+

=

α

α

 

 

%

0003

,

0

%

100

69503

,

1

000005

,

0

=

 

 

kNm

M

A

00000

,

0

6

69506

,

1

12

13361

,

0

3

68477

,

5

55747

,

5

57592

,

8

85258

,

8

0

=

+

+

+

+

=

 

 

%

00000

,

0

%

100

05431

,

17

00000

,

0

=