background image

 

 

5. LINIE WPŁYWU W USTROJACH  STATYCZNIE WYZNACZALNYCH 

SPOSÓB STATYCZNY 
 
 

5.1 INFROMACJE OGÓLNE 

 

 

a konstrukcję działają obok obciążeń stałych jak na przykład ciężar własny również obciążenia, 

których położenie może ulegać zmianie. Takimi obciążeniami są miedzy innymi obciążenia 

użytkowe, technologiczne itp. Stad wynika potrzeba wyznaczania wielkości statycznych dla 

różnych usytuowań obciążeń zmiennych szczególnie, gdy chcemy wyznaczyć wielkości ekstremalne. 

Typowymi przykładami są mosty obciążone pojazdami, których położenie zmienia się oraz obciążenia 

belki suwnicowej zależne od położenia suwnicy itd. Stąd ważnym zagadnieniem praktycznym statyki 

budowli jest wyznaczenie linii wpływu wielkości statycznych, które pozwalają rozwiązywać problemy 

związane ze zmiennością położenia obciążenia. 

Linią wpływu wielkości statycznej Z (reakcji, sił przekrojowych jak momenty zginające, siły tnące i 

osiowe) nazywamy wykres (dokładnie wykres funkcji) ilustrujący zależność wielkości Z od położenia 

czynnej siły jednostkowej na ustalonym torze tej siły. Będziemy przyjmowali, że siła jednostkowa P=1 

jest pionowa (w przypadku sił pod kątem wystarczy obrócić rysunek tak, aby siła była pionowa). Linią 

przerywaną zaznaczamy tor przesuwania się siły (rys. 5.1).

 

 

Rys. 5.1 

 

Można wyznaczać linie wpływu od jednostkowego momentu, ale nie będzie to przedmiotem niniejszego 

wykładu. Wymiar rzędnych linii wpływu ustalamy następująco: 

 

Stosujemy dwie metody wyznaczania linii wpływu: statyczną i kinematyczną. Wpierw zostanie 

przedstawiona metoda statyczna. 

Zanim przejdziemy do wyznaczania linii wpływu podamy ważne twierdzenie: 

N

background image

 

 

•  dla układów statycznie wyznaczalnych wielkość statyczna jest liniową funkcją położenia siły 

jednostkowej 

•  dla ustalonej tarczy. 
Wynika to z faktu, że w równaniach równowagi występuje liniowa funkcja położenia siły 

jednostkowej. Stąd wynika twierdzenie: 

Linie wpływu wielkości statycznej dla ustrojów statycznie wyznaczalnych składają się z odcinków 

prostych. 

WNIOSEK 1 

Linia wpływu wielkości statycznej dla każdej tarczy ustroju statycznie wyznaczalnego jest odcinkiem 

prostej. 

WNIOSEK 2

 

Dla każdej tarczy wystarczy wyznaczyć dwie rzędne linii wpływu dla dwóch różnych położeń siły 

jednostkowej. Rzędne te z reguły wyznaczamy w pewnych punktach charakterystycznych dla danego 

ustroju. 

 

5.2 BELKI PROSTE 

PRZYKŁAD 

Belka swobodnie podparta. 

 

Linia wpływu V

A

 określona jest powyższą zależnością. 

Można jednak ją wyznaczyć stawiając siłę w punkcie A 

otrzymując V

A

=1 oraz w punkcie B otrzymując V

A

=0 i 

następnie łącząc te dwie rzędne. 

 

Gdy siła stoi w punkcie A V

B

=0, gdy siła jest w punkcie 

B wtedy V

B

=1. Następnie otrzymujemy linię wpływu 

łącząc dwie rzędne. 

background image

 

 

W dalszej części wykładu z reguły linię wpływu wyznaczać  będziemy wyznaczając rzędną w 

charakterystycznych punktach. 

Dla powyższej belki wyznaczyć linię wpływu (L.W.) momentu M

α

 i siły tnącej T

α

 w przekroju α-α. 

 

Linia wpływu momentu w przekroju α-α. 

Linia wpływu siły tnącej w przekroju c α – α 

 

 

 

Punktami charakterystycznymi są podpory A i B. 

Przekrój α-α  dzieli belkę na dwie tarcze: (A- α)=1 

;(α -C)=2. Dla tarczy 1, gdy siła stoi nad podporą w

punkcie A M

α

 =0, a gdy stoi na „fajce” nad 

punktem B to M

α

 =b. Dla tarczy 2, gdy siła stoi nad 

podporą w punkcie B M

α

 =0, gdy na „fajce” nad 

punktem A to M

α

 =a. 

 

Rzędne odkładamy po stronie włókien 

rozciąganych. 

 

 

 

Znakowanie sił tnących: 

 

 

Dla tarczy 1 = (A - α )siłę stawiamy w punkcie A, 

gdzie  T

α 

= 0  oraz na ”fajce”  w punkcie B,  gdzie  

T

α

 = -1. 

 Dla tarczy 2 = (α - B)  w  punkcie  A  na „fajce”, 

gdzie siła tnąca  T

α  

= 1 oraz w punkcie B,  gdzie  

T

α

 = 0. 

 

 

 

background image

 

 

WNIOSEK 1 

Dla momentu w miejscu przekroju linia wpływu ma załamanie. 

WNIOSEK 2 

Dla siły tnącej linia wpływu ma skok, a dwie sąsiednie gałęzie są równoległe. 

PRZYKŁAD 

Wspornik 

 

 

 

 

Linia wpływu V

A

 

V

A

 – 1 = 0 

V

A

 = 1 

 

 

 

Linia wpływu M

A

 

M

A

 + 1*x=0 

M

A

 = -x 

 

 

 

Linia wpływu M

α

 

Dla 0 

≤ x ≤ a 

M

α

 = 0 

Dla a 

≤ x ≤ l 

M

α 

= -1*(x-a) 

 

Linia wpływu T

α

 

Dla 0 

≤ x ≤ a 

T

α 

= 0 

Dla a 

≤ x ≤ l 

T

α

 = 1 

 

background image

 

 

WNIOSEK 

Zauważmy,  że linie wpływu momentów i sił tnących mają cechy charakterystyczne jak załamanie dla 

momentu i skok dla siły tnącej. 

PRZYKŁAD

 

Belka z łyżwą 

 

 

 

Linia wpływu reakcji podporowej V

B

 

ΣY=0 
V

– 1 = 0 

V

B

 = 1 

 

 

Linia wpływu momentu M

A

 

ΣM

A

 =0 

M

A

 – 1*(L – x) = 0 

M

A

 = L – x 

 

 

Linia wpływu momentu M

α

 

Siła stoi nad podporą B 

M

α

= 0 

Siła stoi w miejscu przekroju α- α 

V

B

 = 1 oraz M

α

= 1*b 

 

 

Linia wpływu dla siły tnącej T

α

 

Gdy siła stoi na tarczy 1 wówczas V

B

 = 1 

oraz 

T

α

= - V

B

 = - 1 

Gdy siła stoi na tarczy 2 wówczas 

T

α

= - 1 + V

= 0 

 

background image

 

 

WNIOSEK 

Dla momentu linia wpływu ma załamanie rzędnych w przekroju α-α, a dla sił tnących odpowiednio skok. 

 

Bardzo często mamy sytuację, że obciążenie nie działa bezpośrednio na daną belkę, ale jest przekazywane 

w sposób pośredni. Na przykład na belki główne, dla których chcemy wyznaczyć linie wpływu obciążenie 

może być przekazywane poprzez podłużnice i poprzecznie. Wyznaczymy linię wpływu momentu i siły 

tnącej dla belki jak na powyższym rysunku. Wykonujemy to w ten sposób, że wyznaczamy linię wpływu 

jakby siła poruszała się bezpośrednio po belce, a następnie uwzględniamy fakt, że jest przekazywane 

pośrednio. 

PRZYKŁAD 

 

 

 

Gdy siła porusza się po podłużnicy 2 przekazywana

jest w punktach C i D na belkę co powoduje 

zmniejszenie ekstremum wartości. 

 

 

Tutaj został cięty skok linii wpływu, gdyż 

obciążenie przekazywane jest w punktach C i D z 

podłużnicy na belkę. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRZYKŁAD 

 

Rozpatrzmy belkę z dodatkowym wspornikiem. Początkowo wykonujemy linię wpływu jakby tego 

wspornika nie było, a następnie uwzględnimy do jakiego miejsca jest ważna każda tarcza. 

background image

 

 

 

Zadania do samodzielnego rozwiązania