WM

Z5/20. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

1

ZADANIE 20

Z5/20. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

ZADANIE 20

Z5/20.1. Zadanie 20

Narysować metodą punktów szczególnych wykresy sił przekrojowych dla belki przedstawionej na rysunku Z5/20.1. Wymiary belki podane są w metrach.

8,0 kN/m

32,0 kN

A

B

C

6,0

3,0

[m]

Rys. Z5/20.1. Belka prosta

Analiza kinematyczna belki przedstawionej na rysunku Z5/20.1 znajduje się w zadaniu 19. Zgodnie z tamtym zadaniem rysunek Z5/20.2 przedstawia wartości i zwroty reakcji podporowych.

8,0 kN/m

32,0 kN

A

B

C

8,0 kN

64,0 kN

[m]

6,0

3,0

Rys. Z5/20.2. Prawidłowe wartości i zwroty reakcji w belce prostej Z5/20.2. Wykres siły poprzecznej

Zgodnie z rozdziałem 5 w przedziale AB siła poprzeczna będzie funkcją kwadratową natomiast w przedziale BC będzie miała wartość stałą. Pionowe reakcje na podporach A i B będą powodowały skok siły poprzecznej o wartości bezwzględnej równej danej reakcji.

Rysowanie wykresu siły poprzecznej zaczniemy od punktu A. W punkcie tym działa reakcja o wartości 8,0 kN w dół. Siła poprzeczna w tym punkcie wynosi więc T =−8,0 kN

A

.

(Z5/20.1)

W przedziale AB działa obciążenie ciągłe trójkątne o wartości z prawej strony 8,0 kN/m w dół więc siła poprzeczna w tym przedziale będzie parabolicznie opadać a w punkcie B tego przedziału wynosi 1

T  L=−8,0− ⋅8,0⋅6,0=−32,0 kN .

(Z5/20.2)

B

2

Jak widać siła poprzeczna na obu końcach przedziału AB ma wartości jednakowych znaków więc w przedziale tym nie będzie ona miała miejsca zerowego.

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z5/20. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

2

ZADANIE 20

Ekstremum parabolicznego wykresu siły poprzecznej znajduje się w punkcie A, ponieważ tam obciążenie trójkątne ma wartość zero.

W punkcie B działa reakcja o wartości 64,0 kN w górę. Wartość siły poprzecznej z prawej strony punktu B wynosi więc

T  P=−32,064,0=32,0 kN .

(Z5/20.3)

B

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

T =32,0 kN

BC

.

(Z5/20.4)

Rysunek Z5/20.3 przedstawia ostateczną postać wykresu siły poprzecznej w całej belce prostej wyz-naczonego metodą punktów charakterystycznych.

8,0 kN/m

32,0 kN

A

B

C

[m]

8,0 kN

64,0 kN

6,0

3,0

32,0

T(x) [kN]

8,0

,032

Rys. Z5/20.3. Wykres siły poprzecznej w belce prostej Z5/20.3. Wykres momentu zginającego

Zgodnie z rozdziałem 5 w przedziale AB moment zginający będzie wielomianem trzeciego stopnia natomiast w przedziale BC 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)

8,0 kN/m

A

A

M

M (L)

A

B

8,0 kN

8,0 kN

6,0

[m]

Rys. Z5/20.4. Momenty zginające na obu końcach przedziału AB

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z5/20. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

3

ZADANIE 20

Rysunek Z5/20.4 a) przedstawia moment zginający w punkcie A. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M =0,0 kNm

A

.

(Z5/20.5)

Rysunek Z5/20.4 b) przedstawia moment zginający w punkcie B z lewej strony podpory. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

1

1

M  L=−8,0⋅6,0− ⋅8,0⋅6,0⋅ ⋅6,0=−96,0 kNm .

(Z5/20.6)

B

2

3

Znak minus oznacza, że rozciąga on górną część belki.

a)

b)

32,0 kN

32,0 kN

M (P)

MC

B

C

C

[m]

3,0

Rys. Z5/20.5. Momenty zginające na na obu końcach przedziału BC

8,0 kN/m

32,0 kN

A

B

C

[m]

8,0 kN

64,0 kN

6,0

3,0

32,0

T(x) [kN]

8,0

,032

96,0

0,0

M(x) [kNm]

0,0

Rys. Z5/20.6. Ostateczne wykresy siły poprzecznej i momentu zginającego wyznaczone metodą punktów charakterystycznych

Rysunek Z5/20.5 a) przedstawia moment zginający w punkcie B z prawej strony tego punktu. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z5/20. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

4

ZADANIE 20

M  P

B =−32,0⋅3,0=−96,0 kNm

.

(Z5/20.7)

Moment ten jest równy momentowi wyznaczonemu ze wzoru (Z5/20.6). Znak minus oznacza, że rozciąga on górną część belki.

Rysunek Z5/20.5 b) przedstawia moment zginający w punkcie C. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M =0,0 kNm

C

.

(Z5/20.8)

Rysunek Z5/20.6 przedstawia ostateczne wykresy siły poprzecznej i momentu zginającego w belce prostej wyznaczone metodą punktów charakterystycznych.

Dr inż. Janusz Dębiński

Document Outline

  • Z5/20.1. Zadanie 20
  • Z5/20.2. Wykres siły poprzecznej
  • Z5/20.3. Wykres momentu zginającego