background image

Uwagi ogólne dotyczące wyznaczania sił przekrojowych 

Aby wyznaczyć siły wewnętrzne w wybranych przekrojach (siły przekrojowe) ustroju 
prętowego należy: 

1. podzielić cały ustrój na  punkty i przedziały charakterystyczne (punktami 

charakterystycznymi ustroju są: miejsca załamań pręta, punkty przyłożenia obciążeń 
skupionych, miejsca skoków funkcji i pochodnych obciążeń, przedział 
charakterystyczny to część belki między sąsiednimi punktami charakterystycznymi),  

2. wprowadzić w każdej części  rozciętego przekrojem  

α-α

  przedziału „i – j” układy 

współrzędnych:  

-  o początku w punkcie charakterystycznym  -i- układ współrzędnych (x

i

, y

i

, z

i

 ), 

tak aby oś x

i

 – pokrywała się z osią  pręta  i była normalna do przekroju pręta,  

zaś  osie y

i  z

i

  były zorientowane wzdłuż osi głównych centralnych bezwładności  

przekroju poprzecznego  

-  o początku w 

punkcie charakterystycznym –j-. układ współrzędnych (x

j

, y

j

, z

j

 ), 

tak aby oś x

j

 – pokrywała się z osią  pręta  i była normalna do przekroju pręta,  

zaś  osie y

i  z

j

  były zorientowane wzdłuż osi głównych centralnych bezwładności  

przekroju poprzecznego  
Dla części pręta po lewej stronie przekroju   

α - α  przyjmujemy lewostronny 

układ współrzędnych, zaś dla części pręta po prawej stronie przekroju 

α - α   

przyjmujemy prawostronny układ współrzędnych.  
Kolejne układy osi współrzędnych w następnych przedziałach charakterystycznych 
powinny tworzyć jeden układ współrzędnych przemieszczający się po pręcie.  

Zaleca się jak w układach prętowych płaskich usytuowanych w płaszczyźnie  

osi „x” i  „y”  zwrot osi „y” ustalać po stronie rozciąganych włókien przy zginaniu 
pręta.  

 

                                                       

                                                                                  y

j

      

i    

 

α

 

        

       

α

 

                                                            z

j

 

 

 

        

x

i      

  x

                                             

α                          

α                                                        

j

   

 

 y

i

       z

i

                         

                                     

 

 

 
3. Sześć nieznanych funkcji sił wewnętrznych w dowolnym przekroju  

α - α    k- tego 

przedziału charakterystycznego (siłę normalną, dwie składowe sił tnących, moment 
skręcający i dwie składowe momentu zginającego) wyznaczamy z analizy sześciu 
warunków równowagi dowolnej części  ustroju prętowego rozdzielonego badanym 
przekrojem 

α - α (trzech sum rzutów sił i trzech sum rzutów momentów).   

4. Znaki sił wewnętrznych w przekroju 

α - α  przyjmujemy zgodne ze znakami układów 

współrzędnych wprowadzonych dla danej części. Dodatkowo musimy pamiętać, że 
wyznaczenia funkcji sił wewnętrznych wymaga znajomości nie tylko zadanych sił 
zewnętrznych ale również reakcji występujących w badanej części pręta. W przypadku 
rozpatrywania wspornikowej części pręta, wcześniejsze wyznaczenie reakcji nie jest 
konieczne. 

 
Uproszczenia w wyznaczaniu sił wewnętrznych "metoda punktów charakterystycznych" 

1.  Zazwyczaj dla „typowych inżynierskich obciążeń” zamiast obliczać funkcje  sił 

wewnętrznych w dowolnych przekrojach każdego przedziału charakterystycznego 

 

background image

wyznaczamy tylko wartości sił wewnętrznych na brzegach przedziałów 
charakterystycznych, z prawej strony na początku przedziału i lewej strony na końcu 
przedziału.  

2. Jeżeli na początku przedziału siły przekrojowe są znane to wartości na końcu 

przedziału możemy obliczyć ze znajomości funkcji siły przekrojowej we wnętrzu 
przedziału charakterystycznego. Wartość ta zależy od sił na początku przedziału i 
obciążeń we wnętrzu przedziału charakterystycznego ( patrz:  zależności różniczkowe 
między siłami wewnętrznymi i obciążeniami).  

3.  Dla najbardziej typowych przypadków mają one postać: 

 
Przypadek I  -  przedział charakterystyczny  i - j   pręta  jest nieobciążony: 
 
                                                           M

gzj  

       M

sj

                           

                                                                        

 

                                                             T

zj

         N

j

     

 

                                                                             
                                                       

            

      T

yj

       M

gyj

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               l

ij

                                        N

j

  =   N

i

      M

sj

 =  M

si

          

                                                                                         T

yj

  =  T

yi

      T

zj

 =  T

zi

 

                                                                                         M

gyj

 =  M

gyi

 - T

zi

 

⋅ l

ij 

                  M

gyi

    T

yi

                                                        M

gzj

 =  M

gzi

 + T

yi

 

⋅ l

ij

 

                               
                        N

i

          T

zi

         

 

 

 

 

                M

si

                                               

 
                                    M

gzi

 

 
UWAGA.  W punkcie „i” narysowane siły wewnętrzne mają znaki zgodne z prawoskrętnym 
układem współrzędnych ponieważ są po prawej stronie przekroju 

α - α  usytuowanego 

nieskończenie blisko punktu „i”. Analogicznie w punkcie  „j” kierunki sił wewnętrznych mają 
kierunki zgodne z układem lewoskrętnym.  
 
Przypadek II  - przedział charakterystyczny  i - j   pręta obciążony na długości pręta 
obciążeniem ciągłym stałym    q = (q

x

, q

y

, q

z

),  m = (m

x

, m

y

, m

z

 
                                                           M

gzj

 

                                                                        M

sj

 

                                                                     N

                                                             T

zj 

                                               

               

           T

yj

      M

gyj

 

 

 

 

 

 

             

 

 

                                             l

ij

                       

                                    

 

 

 

N

j

  =   N

i

 + q

x

⋅ l

ij

 

 

M

sj

 =  M

si

 + m

x

⋅ l

ij

 

 

  

 

     

 

 

 

 

T

yj

  =  T

yi

 + q

y

⋅ l

ij

  

         M

gyi

             T

yi

   

 

 

 

M

gzj

 =  M

gzi

 – T

yi

 

⋅ l

ij

 -  ½ q

y

⋅ l

ij

2

 

                        N

i

        T

zi

      

 

 

T

zj

 =  T

zi

 + q

z

⋅ l

ij

 

              M

si

                    

 

 

            M

gyj

 =  M

gyi

 + T

zi

 

⋅ l

ij

+ ½ q

z

⋅ l

ij

2

 

                                   M

gzi

 

 

background image

 

                                          
gdzie  wprowadzono oznaczenia:  

-i-  

początek przedziału charakterystycznego,  

-j-  

koniec przedziału charakterystycznego, 

  

N

i

  (N

j

) siła normalna na początku (końcu) przedziału, 

 

M

si

 (M

sj

) moment 

skręcający na początku (końcu) przedziału, 

 

T

yi 

 (T

yj

) siła tnąca w kierunku osi  -y- na początku (końcu) przedziału, 

 

T

zi

 (T

zj 

) siła tnąca w kierunku osi  -z- na początku (końcu) przedziału, 

 

M

gyi

 (M

gyj

) moment 

gnący w kierunku osi  -y- na początku (końcu) przedziału,  

 

M

gzi

 (M

gzj

) moment 

gnący w kierunku osi  -y- na początku (końcu) przedziału,  

 

 

Uwagi dotyczące funkcji sił przekrojowych 

1. Funkcje sił wewnętrznych mają skoki w miejscach występowania obciążeń 

skupionych (przyłożenie siły wzdłuż osi pręta wywołuje skok siły normalnej, 
przyłożenie siły prostopadłej do osi pręta wywołuje skok siły poprzecznej w kierunku 
linii działania siły,  przyłożenie momentu skupionego równoległego do osi pręta 
wywołuje skok momentu skręcającego, przyłożenie momentu skupionego  o linii 
działania prostopadłej do osi pręta skutkuje powstaniem skoków momentów gnących).  

2.  W miejscach załamań pręta następuje zamiana sił wewnętrznych na inne. Ich rodzaj 

ustalamy z warunków równowagi wyciętego z ustroju prętowego węzła. 

3. Przyłożone w danym przedziale charakterystycznym pręta obciążenia o stałej 

intensywności powoduje powstanie liniowych funkcji sił wewnętrznych. 


Document Outline