background image

Ćwiczenie nr 3 z Mechaniki Budowli 

Linie wpływu reakcji i sił podłużnych w kratownicach 

1

Rozważymy dwie kratownice A i B o schematach pokazanych na rysunkach. Ze 

względu na podpory kratę A nazywamy swobodnie podpartą, a kratę B – wspornikową

Umiejętność wyznaczania wykresów linii wpływu wielkości statycznych, 

charakterystycznych dla belki swobodnie podpartej i wspornikowej ułatwi nam w znacznym 
stopniu sporządzenie kolejnych linii wpływu wskazanych wielkości statycznych obu 
kratownic. 

 

Przykład 1:   
 
Dana jest kratownica A swobodnie podparta. Wyznaczyć linie wpływu reakcji podporowych: 

 oraz sił 

,

A

B

R R

3

2

,

,

G D K

4

A

B

G

3

P=1

ξ

2

R

A

R

B

K

4

D

2

2

2

2

1

 

 Znając zasady sporządzania linii wpływu reakcji podporowych belki swobodnie 
podpartej, można  łatwo wyznaczyć linie wpływu reakcji w kratownicy. Dlatego też bez 
obliczeń sporządzamy odpowiednie wykresy 
 

LW R

A

+

1

LW R

B

0,

7

5

0,

5

0,

2

5

+

1

0,

2

5

0,

5

0,

75

 

 
 Następnie dokonujemy przecięcia przez pręty 

, dzieląc kratownicę na dwa 

podukłady I i II (dI, dII). 

3

2

,

,

G D K

4

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

background image

Ćwiczenie nr 3 z Mechaniki Budowli 

Linie wpływu reakcji i sił podłużnych w kratownicach 

2

 

A

B

G

3

P=1

ξ

2

R

A

R

B

K

4

D

2

2

2

2

1

G

3

R

B

K

4

D

2

E

G

3

R

A

K

4

D

2

dI)

 I

C

C

E

dII)

 II

 

 

 Kształt wykresu może zależeć od tego, czy obciążenie jest przekazywane systemem 
podłużnic i poprzecznic na węzły pasa górnego czy dolnego. Przy wyprowadzaniu równań 
linii wpływu musimy obowiązkowo podać zakres zmienności współrzędnej, identyfikującej 
położenie ruchomej siły jednostkowej. 
 Każde równanie równowagi zawierać  będzie, oprócz interesującej nas siły osiowej, 
jedną z reakcji podporowych: 

•  suma momentów względem punktu E dla podukładu I lub II, zapisana w celu 

wyznaczenia LW G

3

•  suma momentów względem punktu C, z której obliczymy LW D

2

•  suma rzutów sił na oś 0Y, aby obliczyć linię wpływu siły osiowej w krzyżulcu LW 

K

4

Przyjmijmy, że obciążenie jest przekazywane za pomocą poprzecznic do węzłów pasa 

górnego. Potocznie mówimy, że mamy do czynienia w kratownicy z jazdą górą. Położenie 
siły opisujemy za pomocą 

ξ , z dwu przedziałów charakterystycznych: 

[ ]

0,3

ξ

 oraz 

[ ]

5,8

ξ

. Szczegółowe równania linii wpływu sił podłużnych, na podstawie których 

sporządzimy wykresy mają postać: 

 

background image

Ćwiczenie nr 3 z Mechaniki Budowli 

Linie wpływu reakcji i sił podłużnych w kratownicach 

3

siła obciąża część I - 

[ ]

0,3

ξ

 

 

( )

0

E II

M

=

( )

( )

3

3

1

4 0

4

B

B

G

R

G

R

ξ

ξ

⋅ +

⋅ = →

= − ⋅

 

 

( )

0

C II

M

=

( )

( )

2

2

1

5 0

5

B

B

D

R

D

R

ξ

ξ

⋅ −

⋅ = →

= ⋅

 

 

( )

0

Y II

P

=

( )

( )

4

4

1

0

2

2

B

B

K

R

K

R

ξ

ξ

+

= →

= −

 

siła obciąża część II - 

[ ]

5,8

ξ

 

 

( )

0

E I

M

=

( )

( )

3

3

1

4 0

4

A

A

G

R

G

R

ξ

ξ

⋅ +

⋅ = →

= − ⋅

 

 

( )

0

C I

M

=

( )

( )

2

2

1

3 0

3

A

A

D

R

D

R

ξ

ξ

⋅ −

⋅ = →

= ⋅

 

 

( )

0

Y I

P

=

( )

( )

4

4

1

0

2

2

A

A

K

R

K

R

ξ

ξ

= →

=

 

Rzędne występujące w punktach o współrzędnych 

3

ξ

=

 oraz 

5

ξ

=

  łączymy linią prostą, 

uzupełniając w ten sposób wykres w przedziale, w którym dokonaliśmy przecięcia przez trzy 
pręty kratownicy. 
 

LW G

3

0,

5

1,

5

1,

5

0,

5

-4R

A

-4R

B

LW D

2

0,

62

5

1,

87

5

1,

12

5

0,

37

5

3R

A

5R

B

LW K

4

0,

53

0,

18

1,41R

A

-1,41R

B

0,

53

0,

18

+

+

-

-

 

 

Kratownica typu A – jazda górą – linie wpływu 

 

3

2

,

,

G D K

4

 
 W 

przypadku 

jazdy dołem, gdy poprzecznice przekazują obciążenie na pas dolny, 

położenie siły jednostkowej jest opisane za pomocą współrzędnej 

ξ  należącej do dwu 

przedziałów: 

[ ]

0, 2

ξ

 oraz 

[ ]

4,8

ξ

. W wymienionych nowych przedziałach obowiązują 

powyżej zapisane równania. Wykresy uzupełniamy funkcją liniową w przedziale 

[ ]

2, 4

ξ

.   

 
 

 

background image

Ćwiczenie nr 3 z Mechaniki Budowli 

Linie wpływu reakcji i sił podłużnych w kratownicach 

4

 
 

E

G

3

R

A

K

4

D

2

G

3

R

B

K

4

D

2

dI)

 I

C

C

E

dII)

 II

LW G

3

1

-4R

A

-4R

B

LW D

2

1,

25

1,

5

0,

75

3R

A

5R

B

LW K

4

0,

7

1,41R

A

-1,41R

B

0,

35

+

+

-

-

1

2

0,

35

 

 

Kratownica typu A – jazda dołem – linie wpływu 

 

3

2

,

,

G D K

4

4

 

 Przykład 2:   
 
Dana jest kratownica B wspornikowa. Wyznaczyć linie wpływu reakcji podporowych: 

 

oraz sił osiowych w trzech prętach 

,

A

R H

3

2

,

,

G D K

 

background image

Ćwiczenie nr 3 z Mechaniki Budowli 

Linie wpływu reakcji i sił podłużnych w kratownicach 

5

 
 

A

B

G

3

P=1

ξ

2

R

A

H

K

4

D

2

2

2

2

1

 

 
Poniżej zapiszemy szczegółowe równania służące wyznaczaniu pięciu linii wpływu.  
dla 

[ ]

0,8

ξ

 

 

 

0

P

=

( )

1 0

1

A

A

R

R

ξ

− = →

=

dla 

[ ]

0,8

ξ

 

 

0

A

M

=

( )

1 1

0

H

H

ξ

ξ

ξ

− ⋅ + ⋅ = →

=  

 

LW R

A

+

1

LW H

+

8

2

4

6

 

 

 Siły osiowe 

 uzewnętrzniamy w przecięciu, w wyniku którego powstają 

dwa podukłady I i II. Linie wpływu sił osiowych w prętach 

 są opisane za pomocą 

następujących równań: 

3

2

,

,

G D K

4

4

3

2

,

,

G D K

dla 

[ ]

0,3

ξ

 (jazda górą) lub 

[ ]

0, 2

ξ

 (jazda dołem) 

( )

0

D II

M

=

( )

3

3

1 0

0

G

G

ξ

⋅ = →

=  

( )

0

Y II

P

=

( )

4

4

0,707 0

0

K

K

ξ

= →

=  

 

( )

0

C II

M

=

( )

2

2

1 0

0

D

D

ξ

⋅ = →

=  

dla 

[ ]

5,8

ξ

 (jazda górą) lub 

[ ]

4,8

ξ

 (jazda dołem) 

( )

0

D II

M

=

(

)

( )

3

3

1 1

4

0

4

G

G

ξ

ξ

⋅ − ⋅ −

= →

= −

ξ

 

( )

0

Y II

P

=

( )

4

4

0,707 1 0

1, 414

K

K

ξ

− = →

=

 

 

( )

0

C II

M

=

(

)

( )

2

2

1 1

3

0

3

D

D

ξ

ξ

ξ

⋅ + ⋅ − = →

= − . 

 
 
 
 
 

 

background image

Ćwiczenie nr 3 z Mechaniki Budowli 

Linie wpływu reakcji i sił podłużnych w kratownicach 

6

 
 
 
 
 
 
 
 

LW D

2

LW K

4

G

3

K

4

D

2

D

G

3

R

A

K

4

D

2

dI)

 I

C

C

D

dII)

 II

H

H

R

A

LW G

3

1

+

4

+

1,

41

1,

41

5

-

2

 

Kratownica typu B – jazda górą – linie wpływu 

 

3

2

,

,

G D K

4

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

background image

Ćwiczenie nr 3 z Mechaniki Budowli 

Linie wpływu reakcji i sił podłużnych w kratownicach 

7

 
 

 

LW D

2

LW K

4

G

3

K

4

D

2

D

G

3

R

A

K

4

D

2

dI)

 I

C

C

D

dII)

 II

H

H

R

A

LW G

3

+

4

+

1,

41

1,

41

5

-

1

 

Kratownica typu B – jazda dołem – linie wpływu 

 

3

2

,

,

G D K

4

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

background image

Ćwiczenie nr 3 z Mechaniki Budowli 

Linie wpływu reakcji i sił podłużnych w kratownicach 

8

 
 

 
Ćwiczenie projektowe nr 2 z Mechaniki Budowli 
 
Dana jest kratownica półkrzyżulcowa. Wyznaczyć linie wpływu sił osiowych w prętach 
kratownicy 

3 6

5 8

4 6

4 8

7 9

9 12

6 7

7 8

9 10

,

,

,

,

,

,

,

,

G

D

K

K

K

K

S

S

S

 

A

B

G

3-6

P=1

x

1,5

R

A

R

B

K

4-6

D

5-8

1

1

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1

2

5

8

10

13

4

7

12

3

6

9

11

K

4-8

S

6-7

S

7-8

K

7-9

K

9-12

S

9-10