background image

MECHANIKA BUDOWLI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

semestr zimowy 

1 | 

S t r o n a  

                             

     

mgr inż. Hanna Weber

 

 

0,5EI

q=8kN/m

P=24kN

6

4

1,5

 EI

2

0,5EI

0,5EI

0,5EI

I

EI

X  

1

X  

2

X  

2

L =6

L =4

1,5

X  

1

X  

0

X  

3

L

1

*

2

3

Rozwiązywanie belki statyczne niewyznaczalnej Metodą Trzech Momentów 

 

 
 
Polecenie:
 Narysuj wykres sił wewnętrznych w belce. Zadanie rozwiąż metodą trzech momentów. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Określenie stopnia statycznej niewyznaczalności układu: 
 
   

𝑛

𝑠

= 𝑙

𝑟

− 𝑙

𝑝

− 3 = 5 − 0 − 3 = 2  —   układ dwukrotnie statycznie niewyznaczalny. 

 
 
Schemat podstawowy metody trzech momentów: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Układ równań metody trzech momentów: 
 
 
 
 
 
Wzór na długość sprowadzoną „i-tego” elementu: 
 
 

 

; gdzie za porównawczy moment bezwładności elementu przyjęto :  

𝐼

𝑝

= 𝐼 

 
 
Wyznaczenie długości sprowadzonych poszczególnych elementów: 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 



20

3

3

3

2

2

2

1

10

2

2

2

1

1

1

0

6

'

)

'

'

(

2

'

6

'

)

'

'

(

2

'

p

p

EI

L

X

L

L

X

L

X

EI

L

X

L

L

X

L

X

i

p

i

i

I

I

L

L

'

0

'

1

1

1

1

*

I

L

I

I

L

L

p

m

I

I

I

I

L

L

p

6

6

'

2

2

2

m

I

I

I

I

L

L

p

8

5

,

0

4

'

3

3

3

background image

MECHANIKA BUDOWLI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

semestr zimowy 

2 | 

S t r o n a  

                             

     

mgr inż. Hanna Weber

 

 

q=8kN/m

P=24kN

-

40

24

32

13,75

18,25

12

9

64

T

0

M

0

1  

EI

X  =1

2

L =6

L =4

1,5

X  =1

2

L

1

*

2

3

0,5EI

0,5EI

I

1  

2

0kN

40kN

45,75kN

30,25kN

+

-

+

+

EI

X  =1

1

L =6

L =4

1,5

X  =1

1

L

1

*

2

3

0,5EI

0,5EI

I

M

1

M

2

EI

L =6

L =4

1,5

L

1

*

2

3

0,5EI

0,5EI

I

Rozwiązanie 1: 
 
Przy ustalaniu lewej strony drugiego równania układu pominięto wpływ obciążenia q na wsporniku, przyjmując 
X

3

=0, natomiast moment od obciążenia uwzględniono przy rysowaniu wykresu M

0

 i liczeniu 

𝛿

10

 i 

𝛿

20

 
Układ równań po wprowadzeniu wyznaczonych długości sprowadzonych i momentu X

3

 
 
 
 
Po przekształceniu : 
 
 
 
 
Wykresy jednostkowe: 
 

stan X

1

=1 

 
 

 
 
 
 
 

stan X

2

=1 

 
 
 
 
 
 

 
 
Wykres M

0

 (moment zginający od obciążenia zewnętrznego): 

 

 
 
 
 
 

 

 

 

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

20

2

1

10

2

1

0

6

8

0

)

8

6

(

2

6

6

6

)

6

0

(

2

0

EI

X

X

EI

X

X

X

20

2

1

10

2

1

6

28

6

6

6

12

EI

X

X

EI

X

X

background image

MECHANIKA BUDOWLI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

semestr zimowy 

3 | 

S t r o n a  

                             

     

mgr inż. Hanna Weber

 

 

q=8kN/m

P=24kN

-

40

24

32

13,75

18,25

12

9

64

T

0

M

0

2
3

1
3

1  

EI

X  =1

2

L =6

L =4

1,5

X  =1

2

L

1

*

2

3

0,5EI

0,5EI

I

1  

2

0kN

40kN

45,75kN

30,25kN

+

-

+

+

EI

X  =1

1

L =6

L =4

1,5

X  =1

1

L

1

*

2

3

0,5EI

0,5EI

I

M

1

M

2

EI

L =6

L =4

1,5

L

1

*

2

3

0,5EI

0,5EI

I

Podział wykresów momentów do całkowania: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Współczynniki prawej strony układu równań: 

10

-

 całkujemy wykres M

1

 z M

0

 

EI

EI

3

376

3

2

2

1

4

8

4

8

3

2

3

2

3

2

4

64

2

1

3

2

2

1

1

2

1

2

8

2

8

3

2

1

3

1

3

2

3

2

2

64

2

1

1

2

2

10

 

 

 

20

-

 całkujemy wykres M

2

 z M

0

 

EI

EI

EI

3

436

1

2

1

4

8

4

8

3

2

1

3

1

4

9

2

1

5

,

0

1

1

2

1

3

1

2

1

4

8

4

8

3

2

1

3

1

3

1

3

2

4

64

2

1

3

1

2

1

2

8

2

8

3

2

3

1

3

2

2

64

2

1

1

2

2

2

20





 

 

background image

MECHANIKA BUDOWLI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

semestr zimowy 

4 | 

S t r o n a  

                             

     

mgr inż. Hanna Weber

 

 

4

4

1,5

 EI

2

0,5EI

A

B

C D

E F

G

0,5EI

13,29kN

9kNm

9kNm

19,84kNm

19,84kNm

18,71kN

26,52kN

26,52kN

18,71kN

13,29kN

45,48kN

x

1

x

2

45,23kN

25,29kN

0,5EI

q=8kN/m

P=24kN

4

4

1,5

 EI

2

0,5EI

52,75kNm

q=8kN/m

q=8kN/m

12kN

12kN

 
Układ równań metody trzech momentów: 
 
 
 
Podstawiając otrzymane wartości do układu równań: 



EI

EI

X

X

EI

EI

X

X

3

436

6

28

6

3

376

6

6

12

2

1

2

1

 

Rozwiązanie układu równań: 

kNm

X

kNm

X

84

,

19

75

,

52

2

1

 

  
 Wyznaczenie wartości momentów w poszczególnych punktach na podstawie wzoru: 

𝑀

𝑖

= 𝑀

𝑖1

∙ 𝑋

1

+ 𝑀

𝑖2

∙ 𝑋

2

+ 𝑀

𝑖0

 

 

 

 

 
 
 
 
𝑀

𝐴

= 1 ∙ (−52,75) + 0 ∙ (−19,84) + 0 = −52,75 𝑘𝑁𝑚 

𝑀

𝐵

=

2
3

∙ (−52,75) +

1
3

∙ (−19,84) + 64 = 22,22 𝑘𝑁𝑚 

𝑀

𝐶

= 0 ∙ (−52,75) + 1 ∙ (−19,84) + 0 = −19,84 𝑘𝑁𝑚 

𝑀

𝐷

= 0 ∙ (−52,75) + 1 ∙ (−19,84) + 0 = −19,84 𝑘𝑁𝑚 

𝑀

𝐸

= 0 ∙ (−52,75) + 0 ∙ (−19,84) − 9 = −9 𝑘𝑁𝑚 

𝑀

𝐹

= 0 ∙ (−52,75) + 0 ∙ (−19,84) − 9 = −9 𝑘𝑁𝑚 

𝑀

𝐺

= 0 ∙ (−52,75) + 0 ∙ (−19,84) + 0 = 0 𝑘𝑁𝑚 

 

Wyznaczenie wartości sił tnących przez rozbicie układu na belki proste: 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wyznaczenie ekstremum (dla skrajnej części belki po lewej stronie): 
 

m

x

x

x

T

685

,

2

8

48

,

21

0

24

8

48

,

45

)

(

1

1

1

20

2

1

10

2

1

6

28

6

6

6

12

EI

x

x

EI

x

x

background image

MECHANIKA BUDOWLI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

semestr zimowy 

5 | 

S t r o n a  

                             

     

mgr inż. Hanna Weber

 

 

0,5EI

q=8kN/m

P=24kN

6

4

1,5

 EI

2

0,5EI

-

45,48

-

+

+

+

29,48

5,48

26,52

18,71

13,29

12

52,75

22,22

24,09

19,84

2,04

9

T

[kN]

M

[kNm]

1,5

0,5EI

q=8kN/m

12kN

9kNm

0,5EI

0,5EI

I

EI

X  

1

X  

2

X  

2

L =6

L =4

1,5

X  

1

X  

0

X  

3

L

1

*

2

3

kNm

m

x

M

09

,

24

2

685

,

2

24

2

685

,

2

8

685

,

2

48

,

45

75

,

52

)

685

,

2

(

2

1

 

Wyznaczenie ekstremum (dla środkowej belki): 

m

x

x

x

T

34

,

2

8

71

,

18

0

8

71

,

18

)

(

1

2

2

 

kNm

m

x

M

04

,

2

2

34

,

2

8

34

,

2

71

,

18

84

,

19

)

34

,

2

(

2

2

 

 
Wykresy sił wewnętrznych w belce statycznie niewyznaczalnej: 
 
 
 
 
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rozwiązanie 2: 
 
Przy ustalaniu lewej strony drugiego równania układu przyjęto X

3

 równe momentowi od obciążenia q na 

wsporniku. 
 
 
 

𝑀 = 8 ∙ 1,5 ∙ 0,75 = 9𝑘𝑁𝑚 

↓ 

𝑋

3

= −9𝑘𝑁𝑚  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

MECHANIKA BUDOWLI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

semestr zimowy 

6 | 

S t r o n a  

                             

     

mgr inż. Hanna Weber

 

 

EI

X  =1

1

L =6

L =4

1,5

X  =1

1

L

1

*

2

3

0,5EI

0,5EI

I

1  

EI

X  =1

2

L =6

L =4

1,5

X  =1

2

L

1

*

2

3

0,5EI

0,5EI

I

1  

M

1

M

2

EI

L =6

L =4

1,5

L

1

*

2

3

0,5EI

I

q=8kN/m

P=24kN

2

64

M

0

2
3

1
3

ql /8=8 4 /8=16kNm

2

Układ równań metody trzech momentów przyjmuje postać: 
 
 
 
 
Po przekształceniu : 
 
 
 
 
Wykresy jednostkowe: 
 

stan X

1

=1 

 
 
 
 
 
 
 
 

stan X

2

=1 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wykres M

0

 (moment zginający od obciążenia zewnętrznego): 

 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ponieważ  do  układu  równań  został  już  wprowadzony  moment  od  obciążenia  q  na  wsporniku  w  postaci 
𝑋

3

= −9𝑘𝑁𝑚 ,  pominięto  wpływ  tego  obciązenia  przy  rysowaniu  wykresu  M

0

  i  w  konsekwencji  przy  liczeniu 

delt. 
 
 

 

20

2

1

10

2

1

0

6

8

9

)

8

6

(

2

6

6

6

)

6

0

(

2

0

EI

X

X

EI

X

X

X

72

6

28

6

6

6

12

20

2

1

10

2

1

EI

X

X

EI

X

X

background image

MECHANIKA BUDOWLI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

semestr zimowy 

7 | 

S t r o n a  

                             

     

mgr inż. Hanna Weber

 

 

Współczynniki prawej strony układu równań: 

10

-

 całkujemy wykres M

1

 z M

0

 

EI

EI

3

376

3

2

2

1

4

8

4

8

3

2

3

2

3

2

4

64

2

1

3

2

2

1

1

2

1

2

8

2

8

3

2

1

3

1

3

2

3

2

2

64

2

1

1

2

2

10

 

 

 

20

-

 całkujemy wykres M

2

 z M

0

 

EI

EI

EI

3

472

1

2

1

4

16

3

2

5

,

0

1

1

2

1

3

1

2

1

4

8

4

8

3

2

1

3

1

3

1

3

2

4

64

2

1

3

1

2

1

2

8

2

8

3

2

3

1

3

2

2

64

2

1

1

2

2

20

 

 

 
Podstawiając otrzymane wartości do układu równań: 



72

3

472

6

28

6

3

376

6

6

12

2

1

2

1

EI

EI

X

X

EI

EI

X

X

 

Rozwiązanie układu równań: 

kNm

X

kNm

X

84

,

19

75

,

52

2

1

 

 
Dalszy tok obliczeniowy analogiczny jak w rozwiązaniu 1. Należy pamiętać, że moment w pkt. E i F jest równy 
X

3

, ponieważ z sumy wykresów moment ten wychodzi równy 0, gdyż został on uwzględniony wcześniej w 

postaci 

𝑋

3

= −9𝑘𝑁𝑚.