WM

Z6/1. CHARAKTERYSTYKI GEOMETRYCZNE PRZEKROJU – ZADANIE 1

1

Z6/1. CHARAKTERYSTYKI GEOMETRYCZNE PRZEKROJU – ZADANIE

1

Z6/1.1. Zadanie 1

Pręt o przekroju blachownicowym jest to pręt, który jest zbudowany z blach połączonych między sobą za pomocą spawania. Rysunek Z6/1.1 przedstawia blachownicę dwuteową. Wszystkie wymiary podane są w centymetrach. W przekroju tym wyznaczymy wartości głównych momentów bezwładności.

4,0

2,0

8,01

Y =Y

0

gl

sc

28,0

8,01

4,0

Z =Z

0

gl

10,0

10,0

[cm]

20,0

Rys. Z6/1.1. Blachownica dwuteowa Z6/1.2. Wyznaczenie środka ciężkości Ponieważ przekrój dwuteowy posiada dwie osie symetrii środek ciężkości znajduje się w punkcie ich przecięcia. Rysunek Z6/1.1 przedstawia położenie środka ciężkości.

Z6/1.3. Główne momenty bezwładności Ponieważ osie środkowe są także osiami symetrii to możemy stwierdzić, że dewiacyjny moment bezwładności dwuteownika w układzie osi środkowych Y0Z0 wynosi zero. Jeżeli wynosi on zero to układ osi środkowych Y0Z0 jest także układem osi głównych.

Na rysunku Z6/1.2 przedstawiony jest najbardziej naturalny podział przekroju dwuteowego na trzy prostokąty: półkę górną i dolną o wymiarach 20,0 cm na 4,0 cm oraz środnik o wymiarach 28,0 cm na 2,0

cm. Środki ciężkości figur numer 1, 2 i 3 posiadają współrzędne 4,0

y =0,0 cm z =−

01

01

14,0 =−16,0 cm ,

(Z6/1.1)

2

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z6/1. CHARAKTERYSTYKI GEOMETRYCZNE PRZEKROJU – ZADANIE 1

2

Y01

sc

,0

1

4

Z01

2,0

6,01

4,01

Y02

sc=sc

Y =Y

2

0

gl

Z02

4,0

6,0

1

1

Y03

sc

,0

3

4

Z

Z =Z

03

0

gl

10,0

10,0

[cm]

20,0

Rys. Z6/1.2. Podział dwuteownika na figury składowe y =0,0 cm z =0,0 cm , (Z6/1.2)

02

02

4,0

y =0,0 cm z =14,0

=16,0 cm .

(Z6/1.3)

03

03

2

Zgodnie ze wzorami (6.31), (6.32) momenty bezwładności względem osi Ygl i Zgl wynoszą 20,0

J

⋅4,03

= J =

−16,02⋅20,0⋅4,0

Y0

Ygl

12

2,0⋅28,03



0,02⋅28,0⋅2,0

.

(Z6/1.4)

12

20,0⋅4,03



16,02⋅20,0⋅4,0=44830 cm 4

12

4,0

J

⋅20,03

= J =

0,02⋅20,0⋅4,0

Z0

Zgl

12

28,0⋅2,03



0,02⋅28,0⋅2,0

.

(Z6/1.5)

12

4,0⋅20,03



0,02⋅20,0⋅4,0=5352 cm 4

12

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z6/1. CHARAKTERYSTYKI GEOMETRYCZNE PRZEKROJU – ZADANIE 1

3

4,0

14,0

Y =Y

Y

Y

Y

0

gl

02

01

03

sc

sc

3

2

36,0

sc=sc1

Z

Z

Z

02

01

03

14,0

2,0

9,0

9,0

4,0

Z =Z

[cm]

0

gl

20,0

Rys. Z6/1.3. Podział dwuteownika na figury składowe Ponieważ moment bezwładności względem osi Y0=Ygl jest bardzo często wykorzystywanym momen-tem bezwładności należałoby poszukać szybszej drogi jego obliczenia. Rysunek Z6/1.3 przedstawia podział

dwuteownika w celu wyznaczenia momentu bezwładności względem osi Y0=Ygl. Jak widać składa się on z dużego prostokąta o wymiarach 20,0 cm na 36,0 cm oraz odjętych dwóch prostokątów o wymiarach 9,0

cm na 28,0 cm. Środki ciężkości figur numer 1, 2 i 3 posiadają współrzędną z równą z =0,0 cm ,

(Z6/1.6)

01

z =0,0 cm ,

(Z6/1.7)

02

z =0,0 cm .

(Z6/1.8)

03

Zgodnie ze wzorem (6.31) moment bezwładności względem osi Y0=Ygl wynosi 20,0

J

⋅36,03

= J =

0,02⋅20,0⋅36,0

Y0

Ygl

12

−9,0⋅28,030,02⋅9,0⋅28,0

.

(Z6/1.9)

12

20,0⋅36,03

2⋅9,0⋅28,03

−9,0⋅28,030,02⋅9,0⋅28,0=

−

=44830 cm 4

12

12

12

Dr inż. Janusz Dębiński

WM

Z6/1. CHARAKTERYSTYKI GEOMETRYCZNE PRZEKROJU – ZADANIE 1

4

g

Y =Y

0

gl

h S

h

Z =Z

0

gl

s

Rys. Z6/1.4. Ogólne wymiary dowolnego dwuteownika Główny moment bezwładności względem osi Z0=Zgl najwygodniej jest liczyć przy podziale dwuteownika według rysunku Z6/1.2 natomiast główny moment bezwładności względem osi Y0=Ygl przy podziale dwuteownika według rysunku Z6/1.3. Rysunek Z6/1.4 przedstawia dwuteownik. Moment bezwład-ności względem osi Y0=Ygl ogólnie wynosi s⋅ h 3− s− g ⋅ h 3

J

s

.

(Z6/1.10)

Y0= J Ygl=

12

Dr inż. Janusz Dębiński

Document Outline

  • Z6/1.1. Zadanie 1
  • Z6/1.2. Wyznaczenie środka ciężkości
  • Z6/1.3. Główne momenty bezwładności