MO

Z4/14. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH – ZADANIE 14

1

Z4/14. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH –

ZADANIE 14

Z4/14.1. Zadanie 14

Narysować metodą punktów szczególnych wykresy sił przekrojowych dla belki przedstawionej na rysunku Z4/14.1. Wymiary belki podane są w metrach.

27,0 kN/m

18,0 kN

A

C

D

B

6,0

2,0

2,0

[m]

Rys. Z4/14.1. Belka prosta

Analiza kinematyczna belki przedstawionej na rysunku Z4/14.1 znajduje się w zadaniu 13. Zgodnie z tamtym zadaniem rysunek Z4/14.2 przedstawia wartości i zwroty reakcji podporowych.

27,0 kN/m

18,0 kN

A

C

D

B

83,25 kN

96,75 kN

6,0

2,0

2,0

[m]

Rys. Z4/14.2. Prawidłowe wartości i zwroty reakcji w belce prostej Z4/14.2. Wykres siły poprzecznej

Zgodnie z rozdziałem 4 w przedziale AB siła poprzeczna będzie funkcją liniową natomiast w pozostałych przedziałach będzie miała wartość stałą. Pionowe reakcje na podporach A i C 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 96,75 kN do góry. Siła poprzeczna w tym punkcie wynosi więc T =96,75 kN

A

.

(Z4/14.1)

W przedziale AB działa obciążenie ciągłe równomiernie rozłożone o wartości 27,0 kN/m w dół więc siła poprzeczna w tym przedziale będzie liniowo opadać a w punkcie B tego przedziału wynosi T  L =96,75−27,0⋅6,0=−65,25 kN .

(Z4/14.2)

B

Jak widać siła poprzeczna na obu końcach przedziału AB ma wartości przeciwnych znaków. W przedziale tym będzie ona miała więc miejsce zerowe. Zgodnie ze wzorem (4.125) jego odległość od punktu A wynosi Dr inż. Janusz Dębiński

Zaoczni

MO

Z4/14. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH – ZADANIE 14

2

96,75

x =

=3,583 m

(Z4/14.3)

L

27,0

natomiast od punktu B, zgodnie ze wzorem (4.126) miejsce zerowe znajduje się w odległości 65,25

x =

=2,417 m .

(Z4/14.4)

P

27,0

W punkcie B nie działa żadna siła skupiona więc wartość siły poprzecznej z prawej strony punktu B

wynosi

T  P=−65,25 kN .

(Z4/14.5)

B

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

 L

BC = T C =−65,25 kN

.

(Z4/14.6)

W punkcie C działa reakcja o wartości 83,25 kN w górę. Wartość siły poprzecznej z prawej strony punktu C wynosi więc

T  P=−65,2583,25=18,0 kN .

(Z4/14.7)

C

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

T = T =18,0 kN

CD

D

.

(Z4/14.8)

Rysunek Z4/14.3 przedstawia ostateczną postać wykresu siły poprzecznej w całej belce prostej wyznaczonego metodą punktów charakterystycznych.

Z4/14.3. Wykres momentu zginającego

Zgodnie z rozdziałem 4 w przedziale AB moment zginający będzie funkcją kwadratową 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.

Rysunek Z4/14.4 a) przedstawia moment zginający w punkcie A. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M =0,0 kNm

A

.

(Z4/14.9)

Dr inż. Janusz Dębiński

Zaoczni

MO

Z4/14. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH – ZADANIE 14

3

27,0 kN/m

18,0 kN

A

C

D

B

83,25 kN

96,75 kN

6,0

2,0

2,0

[m]

,7596

18,0

T(x) [kN]

3,583

2,417

65,25

Rys. Z4/14.3. Wykres siły poprzecznej w belce prostej a)

b)

27,0 kN/m

A

A

M

M (L)

A

B

96,75 kN

96,75 kN

6,0

[m]

Rys. Z4/14.4. Momenty zginające na obu końcach przedziału AB

Rysunek Z4/14.4 b) przedstawia moment zginający w punkcie B z lewej strony. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

1

M  L=96,75⋅6,0−27,0⋅6,0⋅ ⋅6,0=94,5 kNm .

(Z4/14.10)

B

2

Znak plus oznacza, że rozciąga on dolną część belki.

a)

27,0 kN/m

b)

27,0 kN/m

18,0 kN

A

C

D

B

96,75 kN

M

M

1

1

83,25 kN

3,583

2,417

2,0

2,0

[m]

Rys. Z4/14.5. Ekstremalny moment zginający w przedziale AB

Rysunek Z4/14.5 przedstawia ekstremalny moment zginający w przedziale AB. Zgodnie z rysunkiem Z4/14.5 a) wynosi on

Dr inż. Janusz Dębiński

Zaoczni

MO

Z4/14. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH – ZADANIE 14

4

1

M =96,75⋅3,583−27,0⋅3,583⋅ ⋅3,583=173,3 kNm (Z4/14.11)

1

2

Zgodnie z rysunkiem Z4/14.5 b) wynosi on

1

M =83,25⋅ 2,02,417−18,0⋅ 4,02,417−27,0⋅2,417⋅ ⋅2,417=173,3 kNm .

(Z4/14.12)

1

2

Jak widać ekstremalne momenty zginające w przedziale AB obliczone dla lewej i prawej części belki są takie same. Znak plus oznacza, że rozciąga on dolną część belki.

a)

b)

18,0 kN

18,0 kN

C

C

D

D

M (P)

M (L)

B

83,25 kN

C

83,25 kN

2,0

2,0

[m]

2,0

[m]

Rys. Z4/14.6. Momenty zginające na na obu końcach przedziału BC

Rysunek Z4/14.6 a) przedstawia moment zginający w punkcie B z prawej strony tego punktu. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M  P=83,25⋅2,0−18,0⋅4,0=94,5 kNm .

(Z4/14.13)

B

Moment ten jest równy momentowi wyznaczonemu ze wzoru (Z4/14.10). Znak plus oznacza, że rozciąga on dolną część belki.

Rysunek Z4/14.6 b) przedstawia moment zginający w punkcie C z lewej strony tego punktu. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M  L

C =−18,0⋅2,0=−36,0 kNm

.

(Z4/14.14)

Znak minus oznacza, że rozciąga on górną część belki.

a)

b)

18,0 kN

18,0 kN

D

D

M (P)

M

C

D

2,0

[m]

Rys. Z4/14.7. Momenty zginające na na obu końcach przedziału CD

Dr inż. Janusz Dębiński

Zaoczni

MO

Z4/14. SIŁY PRZEKROJOWE W BELKACH I RAMACH PŁASKICH – ZADANIE 14

5

Rysunek Z4/14.7 a) przedstawia moment zginający w punkcie C z prawej strony tego punktu. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M  P=−18,0⋅2,0=−36,0 kNm .

(Z4/14.15)

C

Moment ten jest równy momentowi wyznaczonemu ze wzoru (Z4/14.14).Znak minus oznacza, że rozciąga on górną część belki.

Rysunek Z4/14.7 b) przedstawia moment zginający w punkcie D. Zgodnie z tym rysunkiem moment ten ma wartość

M =0,0 kNm

D

.

(Z4/14.16)

Rysunek Z4/14.8 przedstawia ostateczne wykresy siły poprzecznej i momentu zginającego w belce prostej wyznaczone metodą punktów charakterystycznych.

27,0 kN/m

18,0 kN

A

C

D

B

83,25 kN

96,75 kN

6,0

2,0

2,0

[m]

,7596

18,0

T(x) [kN]

3,583

2,417

65,25

0

M(x) [kNm]

0,

94,5

36,0

0,0

3,317

3,583

2,417

Rys. Z4/14.8. Ostateczne wykresy siły poprzecznej i momentu zginającego wyznaczone metodą punktów charakterystycznych

Dr inż. Janusz Dębiński

Zaoczni

Document Outline

  • Z4/14.1. Zadanie 14
  • Z4/14.2. Wykres siły poprzecznej
  • Z4/14.3. Wykres momentu zginającego