background image

 

13

 

 
 
 

Określanie sil węzłowych od obciążenia elementu 

(wyrazów wolnych) 

 
 

a) uwzględnienie sił masowych: 

 
 
– przyjmijmy, że jedynymi siłami masowymi jest ciężar własny konstrukcji 

γ. Wówczas 

wektor obciążeń od sił masowych dla elementu „e” (rys.7.) ma postać:  

 

 

         

 

 

 

{ }

{

}

{

}

T

T

y

x

M

f

γ

ρ

ρ

0

=

=

 
a wektor sił węzłowych spowodowanych tym obciążeniem przyjmie postać: 
 
 

 

   

 

{ } {

}

[ ]

{ }

(

)

dV

N

V

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

=

=

=

M

T

T

M

r

y

M

r

x

M

k

y

M

k

x

M

j

y

M

j

x

M

i

y

M

i

x

M

f

F

F

F

F

F

F

F

F

F

 
Po podstawieniu postaci funkcji kształtu i wektora obciążeń oraz wykonaniu całkowania 
otrzymamy: 
 

 

{ }

⎪⎪

⎪⎪

=

=

=

=

∫ ∫

∫ ∫ ∫

− −

− − −

t

b

a

t

b

a

t

b

a

t

b

a

dxdy

n

n

n

n

t

dtdxdy

n

n

n

n

n

n

n

n

F

F

F

F

F

F

F

F

F

a

a

b

b

r

k

j

i

t

t

a

a

b

b

r

r

k

k

j

j

i

i

M

r

y

M

r

x

M

k

y

M

k

x

M

j

y

M

j

x

M

i

y

M

i

x

M

γ

γ

γ

γ

γ

γ

γ

γ

γ

4

1

0

4

1

0

4

1

0

4

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

14

 
 
 
 

b) uwzględnienie sił powierzchniowych: 

 
Przyjmijmy,  że powierzchnia boczna elementu „e” (rys7) na odcinku j-r jest obciążona 
równomiernie rozłożonym obciążeniem powierzchniowym o intensywności  q

x

 [kN/m

2

skierowanym zgodnie z osią „x” lokalnego układu współrzędnych.  
Wówczas wektor obciążeń powierzchniowych przyjmie postać: 
 

 

         

 

{ } {

}

=

=

0

x

T

r

j

y

r

j

x

S

q

p

p

f

 
a wektor sił węzłowych w elemencie spowodowanych tym obciążeniem przyjmie postać: 
 
 

{ } {

}

[ ]

{ }

(

)

dS

f

N

F

F

F

F

F

F

F

F

F

S

S

T

T

S

r

y

S

r

x

S

k

y

S

k

x

S

j

y

S

j

x

S

i

y

S

i

x

S

=

=

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

 

 

 
Po podstawieniu funkcji kształtu oraz wektora obciążeń i wykonaniu całkowania otrzymamy: 
 

 

{ }

⎪⎪

⎪⎪

+

+

=

=

=

∫ ∫

− −

0

)

2

1

(

0

)

2

1

(

0

)

2

1

(

0

)

2

1

(

4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2

2

2

2

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

a

x

b

a

x

b

a

x

b

a

x

b

t

q

dtdy

q

n

n

n

n

n

n

n

n

F

F

F

F

F

F

F

F

F

x

t

t

b

b

x

r

r

k

k

j

j

i

i

S

r

y

S

r

x

S

k

y

S

k

x

S

j

y

S

j

x

S

i

y

S

i

x

S

 

 
Uwzględniając przy tym, że dla boku elementu j-r wartość  x=+a/2 ostatecznie wektor sił 
węzłowych spowodowanych obciążeniem powierzchniowym przyjmie postać: 
 

 

         

 

 

 

{ }

=

=

0

2

0

0

0

2

0

0

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

x

x

S

r

y

S

r

x

S

k

y

S

k

x

S

j

y

S

j

x

S

i

y

S

i

x

S

q

b

t

q

b

t

F

F

F

F

F

F

F

F

F

 

 

background image

 

15

obciążenie elementu

i

j

r

k

x

y

podział tarczy i numeracja

elementów i węzłów w układzie

globalnym

3

y

a

a/2

e

q [kN/m

2

b

b/2

x

-

4

2

3

4

1

8

9

5

6

7

1

2

r

k

j

i

r

k

j

i

r

k

j

i

r

k

j

i

-

Rys.4.

Rys.7

podział tarczy i numeracja

elementów i węzłów w układzie

globalnym

3

x

-

2

3

4

1

4

3

8

9

5

6

7

1

2

r

k

j

i

r

k

j

i

r

k

j

i

r

k

j

i

Rys.5.

k

podział tarczy i numeracja

elementów i węzłów w układzie

globalnym

y

-

x

-

4

2

3

4

1

8

9

5

6

7

1

2

r

k

j

i

r

k

j

i

r

k

j

i

r

k

j

i

y

-

δ

Rys.6.