WM

Z5/30. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

1

ZADANIE 30

Z5/30. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

ZADANIE 30

Z5/30.1. Zadanie 30

Narysować metodą punktów szczególnych wykresy sił przekrojowych dla belki przedstawionej na rysunku Z5/30.1. Wymiary belki podane są w metrach.

31,0 kN/m

19,0 kN

A

C

D

B

[m]

3,0

7,0

2,0

Rys. Z5/30.1. Belka prosta

Analiza kinematyczna belki przedstawionej na rysunku Z5/30.1 znajduje się w zadaniu 29. Zgodnie z tamtym zadaniem rysunek Z5/30.2 przedstawia wartości i zwroty reakcji podporowych.

31,0 kN/m

19,0 kN

A

C

D

B

46,83 kN

80,67 kN

[m]

3,0

7,0

2,0

Rys. Z5/30.2. Prawidłowe wartości i zwroty reakcji w belce prostej Z5/30.2. Wykres siły poprzecznej

Zgodnie z rozdziałem 5 w przedziale BC siła poprzeczna będzie funkcją kwadratową natomiast w pozostałych przedziałach będzie miała wartość stałą. Pionowe reakcje na podporach A i C będą powodo-wały skok siły poprzecznej o wartości bezwzględnej równej danej reakcji.

Rysowanie wykresu siły poprzecznej zaczniemy od punktu A. W punkcie tym działa reakcja o wartości 46,83 kN do góry. Siła poprzeczna w tym punkcie wynosi więc T =46,83 kN

A

.

(Z5/30.1)

W przedziale AB nie działa żadne obciążenie ciągłe więc siła poprzeczna ma w całym przedziale oraz z lewej strony punktu B wartość stałą równą

T

 L

AB= T B =46,83 kN

.

(Z5/30.2)

W punkcie B nie działa żadna siła. Wartość siły poprzecznej z prawej strony punktu B wynosić będzie więc

T  P=46,83 kN .

(Z5/30.3)

B

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z5/30. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

2

ZADANIE 30

W przedziale BC działa obciążenie ciągłe trójkątne o wartości z lewej strony 31,0 kN/m w dół więc siła poprzeczna w tym przedziale będzie parabolicznie opadać a w punkcie C tego przedziału wynosi 1

T  L=46,83− ⋅31,0⋅7,0=−61,67 kN .

(Z5/30.4)

C

2

Jak widać siła poprzeczna na obu końcach przedziału BC ma wartości przeciwnych znaków. W przedziale tym będzie ona miała więc miejsce zerowe. Zgodnie ze wzorem (5.131) jego odległość od punktu C wynosi x =

=5,277 m .

(Z5/30.5)

L

2⋅61,67⋅7,0

31,0

Ekstremum parabolicznego wykresu siły poprzecznej znajduje się w punkcie B, w którym to obciążenie ciągłe trójkątne ma miejsce zerowe.

W punkcie C działa reakcja o wartości 80,67 kN w górę. Wartość siły poprzecznej z prawej strony punktu C wynosi więc

T  P

C =−61,6780,67=19,0 kN

.

(Z5/30.6)

W przedziale CD nie działa żadne obciążenie ciągłe więc siła poprzeczna ma w całym przedziale wartość stałą równą

T =19,0 kN

CD

.

(Z5/30.7)

Rysunek Z5/30.3 przedstawia ostateczną postać wykresu siły poprzecznej w całej belce prostej wyz-naczonego metodą punktów charakterystycznych.

31,0 kN/m

19,0 kN

A

C

D

B

46,83 kN

80,67 kN

[m]

3,0

7,0

2,0

46,83

19,0

T(x) [kN]

7

61,6

1,723

5,277

Rys. Z5/30.3. Wykres siły poprzecznej w belce prostej Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z5/30. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

3

ZADANIE 30

Z5/30.3. Wykres momentu zginającego

Zgodnie z rozdziałem 5 w przedziale BC moment zginający będzie wielomianem trzeciego stopnia natomiast w pozostałych przedziałach będzie funkcją liniową. Wykres momentu będzie w całej belce ciągły.

W dalszej części, przy obliczaniu wartości momentu zginającego w punktach charakterystycznych, siły, które kręcą zgodnie z założonym momentem zginającym będziemy zapisywać z minusem, siły które kręcą przeciwnie z plusem.

a)

b)

A

A

M

M (L)

B

A

46,83 kN

46,83 kN

[m]

3,0

Rys. Z5/30.4. Momenty zginające na obu końcach przedziału AB

Rysunek Z5/30.4 a) przedstawia moment zginający w punkcie A. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M =0,0 kNm

A

.

(Z5/30.8)

Rysunek Z5/30.4 b) przedstawia moment zginający w punkcie B z lewej strony tego punktu. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M  L

B =46,83⋅3,0=140,5 kNm

.

(Z5/30.9)

Znak plus oznacza, że rozciąga on dolną część belki.

31,0 kN/m

19,0 kN

C

D

M (P)

80,67 kN

B

[m]

7,0

2,0

Rys. Z5/30.5. Moment zginający w punkcie B w przedziale BC

Rysunek Z5/30.5 przedstawia moment zginający w punkcie B z prawej strony tego punktu. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

1

1

M  P=80,67⋅7,0−19,0⋅9,0− ⋅31,0⋅7,0⋅ ⋅7,0=140,5 kNm .

(Z5/30.10)

B

2

3

Moment ten jest równy momentowi wyznaczonemu ze wzoru (Z5/30.9). Znak plus oznacza, że rozciąga on dolną część belki.

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z5/30. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

4

ZADANIE 30

31,0 kN/m

A

M (L)

C

B

46,83 kN

[m]

3,0

7,0

Rys. Z5/30.6. Moment zginający w punkcie C w przedziale BC

Rysunek Z5/30.6 przedstawia moment zginający w punkcie C z lewej strony tego punktu. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

1

2

M  L=46,83⋅10,0− ⋅31,0⋅7,0⋅ ⋅7,0=−38,03 kNm .

(Z5/30.11)

C

2

3

Znak minus oznacza, że rozciąga on górną część belki.

31,0 kN/m

q1

5,277

[m]

7,0

Rys. Z5/30.7. Wartość obciążenia ciągłego w miejscu zerowym siły poprzecznej Miejsce zerowe siły poprzecznej znajduje się w odległości 5,277 m od punktu C. Rysunek Z5/30.7

przedstawia wartość obciążenia ciągłego w tym punkcie, które możemy wyznaczyć z proporcji q 1

31,0

=

.

(Z5/30.12)

5,277

7,0

Ostatecznie wartość obciążenia ciągłego w miejscu zerowym siły poprzecznej wynosi kN

q =23,37

.

(Z5/30.13)

1

m

Rysunek Z5/30.8 przedstawia ekstremalny moment zginający w przedziale BC. Zgodnie z tym rysunkiem wynosi on

1

1

M =80,67⋅5,277−19,0⋅5,2772,0− ⋅23,37⋅5,277⋅ ⋅5,277=179,0 kNm (Z5/30.14)

1

2

3

Znak plus oznacza, że rozciąga on dolną część belki.

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z5/30. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

5

ZADANIE 30

23,37 kN/m

19,0 kN

C

D

M1

80,67 kN

[m]

5,277

2,0

Rys. Z5/30.8. Ekstremalny moment zginający w przedziale BC

a)

b)

19,0 kN

19,0 kN

M (P)

MD

C

D

D

2,0

[m]

Rys. Z5/30.9. Momenty zginające na na obu końcach przedziału CD

31,0 kN/m

19,0 kN

A

C

D

B

46,83 kN

80,67 kN

[m]

3,0

7,0

2,0

46,83

19,0

T(x) [kN]

,6761

1,723

5,277

M(x) [kNm]

0,0

,0

0,0

0

140,5

38

179,

1,723

5,277

Rys. Z5/30.10. Ostateczne wykresy siły poprzecznej i momentu zginającego wyznaczone metodą punktów charakterystycznych

Rysunek Z5/30.9 a) przedstawia moment zginający w punkcie C z prawej strony tego punktu. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z5/30. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

6

ZADANIE 30

M  P

C =−19,0⋅2,0=−38,0 kNm

.

(Z5/30.15)

Moment ten jest równy momentowi wyznaczonemu ze wzoru (Z5/30.11). Znak minus oznacza, że rozciąga on górną część belki.

Rysunek Z5/30.9 b) przedstawia moment zginający w punkcie D. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M =0,0 kNm

D

.

(Z5/30.16)

Rysunek Z5/30.10 przedstawia ostateczne wykresy siły poprzecznej i momentu zginającego w belce prostej wyznaczone metodą punktów charakterystycznych.

Dr inż. Janusz Dębiński

Document Outline

  • Z5/30.1. Zadanie 30
  • Z5/30.2. Wykres siły poprzecznej
  • Z5/30.3. Wykres momentu zginającego