plik


ÿþCz[ 1 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 1 14.. çðéðèð 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 14.1. Wstp UkBad przestrzenny  to konstrukcja, której elementy uBo|one s w trzech wymiarach (x, y, z). UkBadem przestrzennym jest tak|e konstrukcja pBaska wpisana w pBaszczyzn, na któr dziaBaj siBy prostopadBe do tej pBaszczyzny (kierunek ich dziaBania pokrywa si z trzecim wymiarem). Ramy przestrzenne statycznie niewyznaczalne rozwizujemy analogicznie jak ukBady pBaskie. W celu obliczenia przemieszczeD nale|y okre[li siBy, jakie wystpuj w przekrojach ustroju prtowego. W ukBadach przestrzennych rozró|niamy siBy dziaBajce wzdBu| trzech osi, momenty zginajce w dwóch pBaszczyznach i moment skrcajcy. Moment dziaBajcy wokóB osi zaznaczamy jako wektor z podwójnym grotem wzdBu| tej osi (przyjmujemy oznaczenia jak dla ukBadów prawoskrtnych). z z M Tz Mz a" M x x Tx Ny Mx y=Ms y y Przemieszczenia bd obliczane ze wzoru: M M M M N N xi xk zi zk yi yk ºàik= dsƒà dsƒà ds " +" +" {+" EJ EJ EA s 1 s 3 s (14.1) s s T T T T M M xi xk zi zk i k ƒà Àà dsƒà Àà dsƒà ds +" +" +" } GA GA GJ s s s s Dobra D., Jambro|ek S., Komosa M., MikoBajczak E., Przybylska P., Sysak A., Wdowska A. AlmaMater Cz[ 1 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 2 gdzie: GJs - parametr charakteryzujcy sztywno[ na skrcanie. 14.2. Sztywno[ na skrcenie W zale|no[ci od ksztaBtu przekroju prta i rodzaju materiaBu z jakiego zostaB on wykonany, okre[la si sztywno[ na skrcanie (GJ ). Parametry fizyczne okre[lamy ze wzoru: s E G= (14.2) 2 Å"žà1 ƒàÃàŸà gdzie: G - moduB Kirchhoffa, E - moduB Younga, Ãà - wspóBczynnik Poissona. Parametry geometryczne zale| od ksztaBtu przekroju: " dla prostokta: (14.3) J =kÅ"hÅ"b3 S gdzie: k - wspóBczynnik zale|ny od stosunku wysoko[ci do szeroko[ci prostokta. " dla koBa: J =J =2 J (14.4) S 0 x " dla ksztaBtowników cienko[ciennych otwartych: 3 J =½àÅ"1 Å" hiÅ"bi " (14.5) S 3 i gdzie: h, b - wymiary póBek i [rodników traktowanych jako prostokty (b jest mniejszym wymiarem boku), ½à - wspóBczynnik poprawkowy zale|ny od ksztaBtu przekroju. ktownik dwuteownik ceownik teownik ½à 1 1,2 1,12 1,15 " dla przekroju cienko[ciennego zamknitego: 4 Å"Îà2 Å"ºà J = (14.6) S s Dobra D., Jambro|ek S., Komosa M., MikoBajczak E., Przybylska P., Sysak A., Wdowska A. AlmaMater Cz[ 1 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 3 s s ´ ´ É É gdzie: Îà - pole powierzchni zawarte w obrbie linii [rodkowej, - obwód linii [rodkowej, s ºà - grubo[ (staBa lub [rednia). Sposób rozwizywania ram przestrzennych statycznie niewyznaczalnych omówimy na przykBadzie liczbowym. Zadanie 1 Dla ramy przestrzennej (rys. 14.1) wyznaczy wykresy siB wewntrznych wywoBanych zadanym obci|eniem. Przyj, |e rama skBada si z prtów stalowych o przekroju koBowym (G=0,375E, J =2J). s z 10 kN y x 4,0 5,0 5 kN/m [m] 3,0 Rys. 14.1. Zadany ukBad przestrzenny UkBad jest statycznie niewyznaczalny dlatego okre[lamy stopieD statycznej niewyznaczalno[ci i dobieramy ukBad podstawowy. Aby w przestrzeni ukBad utraciB swobod ruchu niezbdnych jest sze[ wizów. Rozpatrywana rama ma osiem wizów wobec tego: SSN = 8  6 = 2 W celu rozwizania zadania metod siB przyjmujemy ukBad podstawowy (geometrycznie niezmienny w przestrzeni). Dobra D., Jambro|ek S., Komosa M., MikoBajczak E., Przybylska P., Sysak A., Wdowska A. AlmaMater Cz[ 1 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 4 z 10 kN B y X2 x 4,0 X1 5,0 A 5 kN/m [m] 3,0 Rys. 14.2. UkBad podstawowy z niewiadomymi siBami X i X 1 2 który musi speBnia warunki kinematycznej zgodno[ci z ukBadem wyj[ciowym. Oznacza to, |e przemieszczenie punktu A po kierunku osi y oraz przemieszczenie punktu B po kierunku osi z musz by równe zero. y ºàA=0 ºàz =0 B Na powy|sze przemieszczenia wpByw maj nadliczbowe siBy X oraz obci|enie zewntrzne. Równania i kanoniczne przyjm zatem posta: y ºàA=ºà11 Å"X ƒàºà12 Å"X ƒàºà1 P=0 1 2 (14.7) z ºàB=ºà21 Å"X ƒàºà22 Å"X ƒàºà2 P=0 1 2 Przemieszczenia w ramie przestrzennej obliczymy pomijajc wpByw siB normalnych i tncych: s s M M M M M M yi yk zi zk i k —à 1 Å"ºàik= dsƒà dsƒà ds (14.8) "+" "+" "+" EJ EJ GJ s y s z s s gdzie: y y z z M M M M - momenty zginajce dziaBajce odpowiednio wzgldem osi y i z, , , , i k i k s s M M - momenty skrcajce wzgldem osi prta, , i k J - moment bezwBadno[ci na skrcanie. s Poniewa| przekrój prta jest koBowy, to J = J =J , a moment na skrcanie jest równy biegunowemu y z momentowi bezwBadno[ci J = J = J + J = 2J. Podstawiajc dane G i J otrzymamy: s 0 z y s y y z z s s M M M M M M i k i k i k —à 1 Å"ºàik= dsƒà dsƒà ds (14.9) "+" "+" "+" EJ EJ 0,75 EJ s s s Kolejnym etapem jest wyznaczenie warto[ci momentów zginajcych i skrcajcych od siB jednostkowych, przyBo|onych kolejno w miejsca niewiadomych X i X , oraz od obci|enia zewntrznego. 1 2 Dobra D., Jambro|ek S., Komosa M., MikoBajczak E., Przybylska P., Sysak A., Wdowska A. AlmaMater Cz[ 1 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 5 " Stan od obci|enia X = 1 1 z y x 4,0 X1=1 5,0 [m] 3,0 Rys. 14.3. UkBad podstawowy obci|ony siB X =1 1 z z y y x x -4 3 4 - 4 4,0 4,0 -3 - 5,0 5,0 Ms1 [m] M1 [m] [m] [m] 3,0 3,0 Rys. 14.4. Wykres momentów zginajcych i skrcajcych od obci|enia X = 1 1 " Stan od obci|enia X = 1 2 z X2=1 y x 4,0 5,0 [m] 3,0 Rys. 14.5. UkBad podstawowy obci|ony siB X =1 2 Dobra D., Jambro|ek S., Komosa M., MikoBajczak E., Przybylska P., Sysak A., Wdowska A. AlmaMater Cz[ 1 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 6 z z y 3 y 3 + x x 5 3 5 + 5 4,0 4,0 5,0 5,0 Ms2 [m] M2 [m] [m] [m] 3,0 3,0 Rys. 14.6. Wykres momentów zginajcych i skrcajcych od obci|enia X = 1 2 " Stan od obci|enia P z 10 kN y x 4,0 5,0 5 kN/m [m] 3,0 Rys. 14.7. UkBad podstawowy obci|ony siBami zewntrznymi z z y y 50 x x 30 -10 10 - 40 60 60 4,0 4,0 + 30 5,0 5,0 Ms0P [kNm] M0P [kNm] [m] [m] 3,0 3,0 90 Rys. 14.8. Wykres momentów zginajcych i skrcajcych od obci|enia zewntrznego Dobra D., Jambro|ek S., Komosa M., MikoBajczak E., Przybylska P., Sysak A., Wdowska A. AlmaMater Cz[ 1 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 7 Obliczamy potrzebne w równaniach kanonicznych przemieszczenia korzystajc z metody Wereszczagina  Mohra, pamitajc o mno|eniu wykresów w odpowiednich pBaszczyznach (mno|y mo|na momenty dziaBajce w tych samych pBaszczyznach): 1 Å"4 Å"4 Å"2 Å"4 ƒà1 Å"3 Å"3 Å"2 Å"3 ƒà 1 EJ ºà11 =2 Å" Å"[-4 Å"3 Å"žà-4Ÿàƒàžà-3ŸàÅ"4 Å"žà-3Ÿà]=163,žà6 Ÿà žà Ÿà 2 3 2 3 0,75 1 EJ ºà22 =2 Å"1 Å"3 Å"3 Å"2 Å"3 ƒà4 Å"5 Å"5 ƒà1 Å"5 Å"5 Å"2 Å"5 ƒà Å"[5 Å"3 Å"5 ƒà3 Å"5 Å"3 ]=319,žà6 Ÿà 2 3 2 3 0,75 1 EJ ºà12 =-1 Å"4 Å"4 Å"5 ƒà Å"žà-4ŸàÅ"3 Å"5 =-120,0 2 0,75 2 2 Å"10 ƒà1 Å"90 ƒà EJ ºà1 P=-1 Å"40 Å"4 Å"2 Å"4 ƒà2 Å"5 Å"4 Å"4 Å"1 Å"4 -1 Å"60 Å"3 Å"2 Å"3 ƒà1 Å"4 Å"4 Å" žà Ÿà 2 3 3 8 2 2 3 2 3 3 1 ƒà Å"[-4 Å"3 Å"žà-10Ÿà-3 Å"4 Å"60]=-846,žà6Ÿà 0,75 1 Å"žà10 ƒà90ŸàÅ"4 Å"5 ƒà 1 EJ ºà2 P=-1 Å"50 Å"5 Å"2 Å"5 ƒà1 Å"30 Å"3 Å"1 Å"3 - Å"žà-10ŸàÅ"3 Å"5 =-1571,žà6Ÿà 2 3 2 3 2 0,75 UkBad równaD kanonicznych przyjmuje posta: 163,žà6Ÿà 846,žà6Ÿà Å"X -120,0 Å"X - =0 1 2 EJ EJ EJ -120,0 Å"X 319,žà6 Ÿà 1571,žà6Ÿà { ƒà Å"X - =0 1 2 EJ EJ EJ Z rozwizania powy|szego ukBadu otrzymano warto[ci siB nadliczbowych: X =12,111 [kN ] 1 { X =9,463 [kN ] 2 Warto[ci momentów zginajcych i skrcajcych w ukBadzie niewyznaczalnym otrzymamy korzystajc z zasady superpozycji: žànŸà 0 M =M ƒàM Å"X ƒàM Å"X P 1 1 2 2 (14.10) sžànŸà s0 s s M =M ƒàM Å"X ƒàM Å"X P 1 1 2 2 z z 28,389 y y 28,389 x x + 28,389 30 -11,129 11,129 23,667 - 8,444 2,685 23,667 14,399 4,0 + 4,0 30 5,0 5,0 2,42 Ms(n) [kNm] M(n) [kNm] [m] 3,0 3,0 [m] 42,685 Rys. 14.9. Wykres momentów zginajcych i skrcajcych w ukBadzie statycznie niewyznaczalnym Dobra D., Jambro|ek S., Komosa M., MikoBajczak E., Przybylska P., Sysak A., Wdowska A. AlmaMater Cz[ 1 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 8 Nastpnie przeprowadzamy kontrole otrzymanych wyników. " Sprawdzenie równowagi momentów w wzBach z z y y 28,389 30 M =0 x x " x 11,129 2,685 M =0 " y 11,129 11,129 M =0 " z 23,667 30 28,389 8,444 23,667 " Kontrola kinematyczna W celu wykonania kontroli kinematycznej korzystamy z twierdzenia redukcyjnego. Do sprawdzenia przyjto wyj[ciowy ukBad podstawowy oraz wykresy momentów powstaBe od obci|enia siBami X = 1 oraz 1 X = 1 (tym razem przyBo|one siBy jedynkowe s traktowane jako siBy wirtualne). 2 Korzystajc ze wzorów: y y žànŸà z z žànŸà s sžànŸà M M M M M M y 1 1 1 —à 1 Å"ºàA= ƒà ƒà "+" "+" "+" EJ EJ 0,75 EJ (14.11) y y žànŸà z z žànŸà s sžànŸà M M M M M M 2 2 2 —à 1 Å"ºàz = ƒà ƒà "+" "+" "+" B EJ EJ 0,75 EJ otrzymano warto[ci przemieszczeD: 2 y EJ ºàA=1 Å"8,444 Å"4 Å"2 Å"4 ƒà2 Å"5 Å"4 Å"4 Å"1 Å"4 -1 Å"3 Å"23,667 Å"2 Å"3 ƒà 2 3 3 8 2 2 3 2 Å"11,129 ƒà1 Å"42,685 ƒà 1 ƒà1 Å"4 Å"4 Å" Å"žà-4 Å"3 Å"žà-11,129 Ÿà-3 Å"4 Å"23,667 Ÿà= žà Ÿà 2 3 3 0,75 =200,548 -200,608 =-0,060 y ºàA=-0,060 H"0 EJ 2 Å"28,389 ƒà1 Å"30 - EJ ºàz =1 Å"28,389 Å"3 Å"2 Å"3 -1 Å"2,685 Å"5 Å"2 Å"5 ƒà1 Å"3 Å"3 Å" B žà Ÿà 2 3 2 3 2 3 3 1 -1 Å"žà11,129 ƒà42,685ŸàÅ"4 Å"5 ƒà Å"žà3 Å"5 Å"28,389 -3 Å"5 Å"11,129Ÿà= 2 0,75 =-345,181ƒà345,200=0,019 z ºàB=0,019 H"0 EJ które s bliskie zeru, co [wiadczy o poprawno[ci rozwizaD. Ostatnim etapem rozwizania zadania jest wyznaczenie siB tncych i normalnych. Poniewa| przy obliczeniu przemieszczeD pominito wpByw siB normalnych i tncych i nie stworzyli[my wykresów tych siB w stanach jednostkowych, to teraz nie mo|emy skorzysta z zasady superpozycji. Wykresy te w ukBadzie niewyznaczalnym musimy wykona rozwizujc ram obci|on siBami nadliczbowymi i zewntrznymi. Dobra D., Jambro|ek S., Komosa M., MikoBajczak E., Przybylska P., Sysak A., Wdowska A. AlmaMater Cz[ 1 14. RAMY PRZESTRZENNE STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE 9 z 10 kN y x 9,463 kN 4,0 5,0 12,111 kN 5 kN/m [m] 3,0 Rys. 14.10. UkBad podstawowy obci|ony znanymi siBami X i X i obci|eniem zewntrznym 1 2 Wykresy siB normalnych i tncych w ukBadzie statycznie niewyznaczalnym przedstawiono na rys. 14.11. -9,463 z z - y y x x -0,537 - -0,537 -7,889 - - + 7,889 4,0 4,0 - + 5,0 5,0 -0,537 2,42 7,889 + T(n) [kN] N(n) [kN] [m] [m] 12,111 3,0 3,0 Rys. 14.11. Wykres siB normalnych i tncych w ukBadzie statycznie niewyznaczalnym Ostatnim etapem jest kontrola wykresów siB normalnych i tncych. " Sprawdzenie równowagi siB normalnych i tncych w wzBach 7,889 10,0 0,537 0,537 0,537 X =0 " 9,463 Y =0 " Z=0 7,889 " 7,889 0,537 7,889 0,537 Dobra D., Jambro|ek S., Komosa M., MikoBajczak E., Przybylska P., Sysak A., Wdowska A. AlmaMater

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Hormony (14 12)
dictionary 14 12
14 4 12
Wykład 3 14,4,12
wyklad 10 14 12 2010
14 12 2015 W 9 harmonogram konsult zima 15 16 popraw
Wykład 7 14,4,12
Współpraca koncernów naftowych z SOC natrafia na trudności (14 12 2009)
tabela 136 od dnia 14 12 2008
decyzja Komisji UE 14 12 2009
decyzja Komisji UE 14 12 2009
Elementy akustyki 14 12 10
wykład 14 12 2011
RELACJA Z 14 12 1825 R O POWSTANIU DEKABRYSTÓW
14 12 08

więcej podobnych podstron