background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

O

BLICZANIE UKŁADÓW STATYCZNIE NIEWYZNACZALNYCH 

METODĄ SIŁ

 
Zadana rama wygląda następująco:  
 

 

 
Siły wewnętrzne od obciążenia zewnętrznego. Dobieram układ podstawowy w ten sposób 
aby zachować symetrię:  
 

 

 
Zapisuję układ równań kanonicznych: 

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

0

0

0

3

3

33

2

32

1

31

2

3

23

2

22

1

21

1

3

13

2

12

1

11

P

P

P

X

X

X

X

X

X

X

X

X

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

 

=

ds

EI

M

M

k

i

ik

δ

 

=

ds

EI

M

M

i

P

iP

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

Rysuję wykresy momentów od poszczególnych sił jednostkowych: 

M

1

 

 

M

2

 

 

 

M

3

 

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

M

P

  

 

 

M

S

  

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

Korzystając z metody Wereszczegina- Mohra całkowania iloczynu dwóch funkcji (w tym 
jednej prostoliniowej) otrzymuje się: 

[

]

[

]

0

504

10

48

1

12

3

2

6

12

2

1

1

6

6

6

2

2

1

6

3

2

6

10

2

2

1

2

1

0

3

2

23

2

2

22

1

2

21

=

=

+

=

=

 ⋅

+

+

 ⋅

=

=

=

=

ds

EI

M

M

EI

EI

EI

EI

ds

EI

M

M

ds

EI

M

M

δ

δ

δ

[

]





+

=

=

+

+

+

+

 ⋅

=

=

=

=

+

=

=

42

10

3

4

1

1

3

1

4

3

2

4

6

2

1

4

3

1

1

3

2

1

6

2

1

2

2

1

1

3

2

10

2

2

1

2

1

0

90

10

8

1

3

3

33

2

3

32

1

3

31

EI

EI

EI

ds

EI

M

M

ds

EI

M

M

EI

ds

EI

M

M

δ

δ

δ

 

[

]





+

=

+

+

+

+

 ⋅

+

 ⋅

=

=

=

=

+

=

+

 ⋅

+

 ⋅

=

=

1668

10

3

232

1

2

5

8

6

4

6

3

2

1

3

1

4

3

2

6

128

2

1

4

3

1

1

3

2

6

56

2

1

2

2

1

1

2

1

8

2

4

10

2

3

2

1

3

2

56

10

2

2

1

2

1

0

3744

10

464

1

6

8

12

4

12

3

2

6

56

12

1

6

2

1

8

2

4

10

2

3

2

6

3

2

56

10

2

2

1

2

1

2

2

3

3

2

2

2

2

1

1

EI

EI

EI

ds

EI

M

M

ds

EI

M

M

EI

EI

EI

ds

EI

M

M

P

P

P

P

P

P

 
Sprawdzenie globalne delt: 





+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

=





+

=

 ⋅

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 ⋅

=

=

∑∑

∑∑

942

10

3

340

1

942

10

3

340

1

12

3

2

6

12

2

1

1

4

3

1

1

3

2

6

1

2

1

1

3

1

4

3

2

6

4

2

1

2

1

13

3

1

16

3

2

16

6

2

1

16

3

1

13

3

2

13

6

2

1

2

1

13

3

2

10

2

13

2

1

1

33

32

31

23

22

21

13

12

11

2

2

EI

EI

EI

EI

EI

EI

ds

EI

M

ds

EI

M

i

k

ik

S

i

k

ik

S

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 





+

=

+

+

=





+

=

+

 ⋅

+

+

+

+

+

+

+

+

 ⋅

+

 ⋅

=

=

5412

10

3

1624

1

5412

10

3

1624

1

2

1

8

2

4

2

3

2

1

3

2

10

2

56

2

1

1

2

5

8

6

4

6

3

2

1

3

1

4

3

2

6

128

2

1

1

3

2

4

3

1

6

56

2

1

2

1

2

39

8

6

4

6

3

2

13

3

1

16

3

2

6

128

2

1

16

3

1

13

3

2

6

56

2

1

2

1

13

2

1

8

2

4

10

2

3

2

13

3

2

10

2

56

2

1

1

3

2

1

2

2

2

2

EI

EI

EI

EI

EI

EI

ds

EI

M

M

ds

EI

M

M

P

P

P

iP

S

P

iP

S

P

 

 
Mając dane wszystkie wielkości podstawiam je do układu równań i rozwiązuje go: 

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

0

0

0

3

3

33

2

32

1

31

2

3

23

2

22

1

21

1

3

13

2

12

1

11

P

P

P

X

X

X

X

X

X

X

X

X

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

 

 

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

]

[

687978

,

27

0

]

[

489344

,

5

0

1668

10

3

232

42

10

3

4

0

90

10

8

0

0

0

504

10

48

0

0

3744

10

464

90

10

8

0

216

10

48

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1

kN

X

X

kN

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

=

=

=



=

+

+

+

+

+

+

=

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

 

 
 
M

P

 

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

T

P

  

 

N

 

Sprawdzenie kinematyczne: 

M

P

 

 

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

M

i

 

 

EI

EI

EI

u

ds

EI

M

M

u

i

i

n

i

031

,

0

6

8

6

4

6

3

2

6

6

2

687

,

15

623

,

4

1

4

623

,

4

40

2

1

3

8

2

4

40

3

2

1

2

2

=

+

+

+

=

=

 
Dobieram odpowiedni przekrój dwuteowy: 

43

,

96

5

,

19

1567

2

,

1

2

,

1

2

W

cm

kN

W

kNcm

W

M

dop

σ

 

 

Dwuteownik 120:

 

[

]

cm

h

kNm

EI

cm

W

cm

I

0

,

12

4

,

672

7

,

54

328

2

3

4

=

=

=

=

   

 

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

Siły wewnętrzne od osiadania podpór

.  

Układ podstawowy przyjmuję podobnie jak w poprzednio:  
 

 

 

( ) ( )

[

]

0

01

,

0

1

01

,

0

1

1

1

=

=

=

=

i

R

 

 

 

 

( ) ( )

(

)

[

]

004

,

0

012

,

0

2

01

,

0

1

01

,

0

1

2

2

=

+

=

=

=

i

R

 

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

 

( )

( )

0

0

1

01

,

0

2

1

01

,

0

2

1

2

3

=





+

=

=

=

i

R

 

Delty wykorzystuję z obliczonego wcześniej układu podstawowego: 

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

0

0

0

3

3

33

2

32

1

31

2

3

23

2

22

1

21

1

3

13

2

12

1

11

X

X

X

X

X

X

X

X

X

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

 

(

)

(

)

( )

(

)

(

)

(

)

( )

[ ]

[ ]

[ ]

kN

X

kN

X

kN

X

EI

X

X

X

EI

X

X

X

EI

X

X

X

0

0041

,

0

0

0

0

42

10

3

4

0

90

10

8

0

004

,

0

0

504

10

48

0

0

0

90

10

8

0

216

10

48

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1

=

=

=



=

+

+

+

+

+

=

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

 

M

n

 

 

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

10 

Sprawdzenie:  

 

 

 

 

[

]

[ ]

[ ]

m

m

V

EI

EI

EI

V

ds

EI

M

M

R

V

K

K

i

n

i

K

01

,

0

01000074

,

0

6

3

2

6

0492

,

0

2

1

1

6

6

0246

,

0

2

1

6

3

2

0246

,

0

40

2

1

1

012

,

0

1

1

=

 ⋅

 ⋅

=

=

+

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

11 

Siły wewnętrzne od wpływu temperatur: 

Schemat podstawowy przyjęto jak w poprzednim zadaniu: 

[

]

C

t

kNm

EI

C

t

C

t

m

h

C

t

C

t

C

t

C

t

m

g

t

d

0

0

2

0

0

0

0

0

5

0

0

20

"

4

,

672

0

'

10

12

,

0

0

"

10

10

2

,

1

40

'

30

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

α

 

Delty od temperatur obliczam według wzoru: 

+

=

ds

t

N

ds

h

t

M

t

i

t

i

it

0

α

α

 

M

 

N

 

4397893

,

0

10

12

12

,

0

40

12

6

10

12

12

,

0

40

6

40

2

1

2

6

6

0

=

+

=

+

=

ds

t

N

ds

h

t

M

t

i

t

i

it

α

α

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

12 

M

 

 

N

 

 

(

)

0

0

0

=

=

=

+

=

t

i

symetria

ds

t

N

ds

h

t

M

t

i

t

i

it

α

α

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

13 

M

 

N

 

 

[

]

146738

,

0

20

10

2

,

1

6

1

10

12

12

,

0

40

6

2

5

2

10

12

12

,

0

40

1

40

2

1

2

5

6

6

0

=

=

+

=

ds

t

N

ds

h

t

M

t

i

t

i

it

α

α

 

Układ równań kanonicznych: 

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

0

0

0

3

3

33

2

32

1

31

2

3

23

2

22

1

21

1

3

13

2

12

1

11

t

t

t

X

X

X

X

X

X

X

X

X

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

δ

 

 

 

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

14 

Podstawiamy obliczone delty od wpływu temperatur: 

(

)

(

)

(

)

(

)

( )

(

)

(

)

[ ]

[ ]

[ ]

kN

X

kN

X

kN

X

EI

X

X

X

EI

X

X

X

EI

X

X

X

5921

,

0

0

6184

,

0

0

146738

,

0

42

10

3

4

0

90

10

8

0

0

0

504

10

48

0

0

439789

,

0

90

10

8

0

216

10

48

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1

=

=

=



=

+

+

+

+

=

+

+

+

+

=

+

+

+

+

 

 
Wykres końcowy od wpływu temperatury: 

M

t

 

 

T

t

 

 

 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

15 

T

t

 

 

M

i

 

 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

16 

N

i

 

 

 

[ ]

m

V

V

h

t

EI

EI

V

ds

t

N

ds

h

t

M

ds

EI

M

M

V

k

k

t

k

t

i

t

i

i

t

k

000025099

,

0

6

12

6

40

2

1

004

,

0

6

6

2

3024

,

4

0784

,

6

4

,

672

1

4

3024

,

4

40

2

1

2

4

,

672

1

6

12

6

40

2

1

6

6

2

3024

,

4

0784

,

6

2

2

1

4

3024

,

4

40

2

1

2

1

0

0

=





+





+

+





=





+





+

+





=

=

+

+

=

α

α

α

 

 

Obliczam zadane przemieszczenie 

Korzystam z twierdzenia redukcyjnego. Wykorzystuję końcowy wykres momentów dla 
układu statycznie niewyznaczalnego i rysuję wykres momentów od przyłożonej jednostkowej 
siły wirtualnej dla schematu zastępczego.  

 

 
 

background image

U

KŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

 

 

 

Politechnika Poznańska  

 

Adam Łodygowski ® 

17 

 

 

]

[

0093

,

0

2

3952

,

0

8

2

4

40

3

2

3952

,

0

3

2

63

,

4

40

2

1

1

2

3952

,

0

5808

,

1

8

6

4

6

3

2

3952

,

0

3

2

5808

,

1

3

1

6

63

,

4

2

1

3952

,

0

3

1

5808

,

1

3

2

6

67

,

15

2

1

2

1

2

1116

,

4

9251

,

2

8

6

4

6

3

2

1116

,

4

3

2

9251

,

2

3

1

6

67

,

15

2

1

1116

,

4

3

1

9251

,

2

3

2

6

63

,

4

2

1

2

1

1185

,

0

3

1

9251

,

2

3

2

40

2

1

63

,

4

2

1

9251

,

2

3

1

1185

,

0

3

2

315

,

2

40

2

1

2

1

9251

,

2

8

3

1185

,

0

8

5

8

2

4

3

2

2

1

1185

,

0

3

2

315

,

2

40

2

1

2

1

1185

,

0

8

5

8

2

4

40

3

2

2

1

1

2

2

2

2

2

m

EI

EI

EI

EI

V

ds

EI

M

M

V

k

n

u

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 ⋅

+

 ⋅

=

=