background image

PRĘTOWY UKŁAD 
PRZESZCZENNY

 to konstrukcja, 

której elementy ułożone są w 3 
wymiarach x,y,x. układ 
przestrzenny jest także 
konstrukcją płaską, wpisaną w 
płaszczyznach na których 
działają siły prostopadłe do tej 
płaszczyzny (kierunek ich 
działania pokrywa się  z 3 
wymiarami) w ukł. 
Przestrzennym rozważamy siły 
działające wzdłuż trzech osi, 
momenty zginające w dwóch 
płaszczyznach i moment 
skręcający. 

METODY PRZEMIESZCZEO

 

analizujemy węzły, które 
pozostają stałe T  L mogą 
wystąpid 3 rzeczywiste 
przemieszczenia węzłów (u1,V1 
i ϕ1). Założenia upraszczające I-
traktujemy pręty jako 
nieściśliwe, czyli zaniedbujemy 
ich skrócenie, wydłużenie i 
działanie sił normalnych. II – 
pomijamy zmiany odległości 
między koocami pręta 
spowodowanego skręcaniem. 

LICZBA RZECZYWSITA 
PRZEMIESZCZEO

 określa 

stopieo kinematycznej 
niewyznaczalności SKN lub 
(stopieo geometrycznej 
niewyznaczalności SGN)SKN=Ƹ 
ϕ+ Ƹᴧ (Ƹ ϕ-suma kątów obrotu 
węzłów układu równa liczbie 
wewnętrznych 
nieprzegłubowych węzłów  
ramy; Ƹᴧ - suma niezależnych 
przesuwów węzłów ramy 
równa liczbie stopni swobody 
łaocucha kinematycznego 
zbudowanego na bazie 
analizowanej ramy) 
Przemieszczenia Ƹ ϕ we 
wszystkich sztywnych 
połączeniach ustawiamy 
przeguby i tam gdzie będzie 
obrót tyle stopni swobody (ilośd 
przesuwów). Liczba stopni 
swobody liczba prętów*3-liczba 
węzłów =SKN – każdy pręt staje 
się utwierdzony obustronnie. 

TOK ramy statycznie 
niewyznaczalne metodą 
przemieszczeo

:1) schemat 

podstawowy, SKN, stan P, z1,z2 
i wykresy Mp, M1, M2 
tworzymy równanie kanoniczne 
gdzie wyliczamy z1 i z2, 
podstawiamy do wzoru 
Mpn=Mp+M1*z1+M2*z2 
tworzymy wykres. Dokonujemy 
sprawdzenia statycznego 
numerycznego i 
kinematycznego. 

TWORZENIE 

WYKRESÓW 

T – zamiast 

utwierdzeo dodajemy przeguby 
i wstawiamy momenty 
wyliczamy z momentów T – 
tworzymy wykres. 

RÓWANIA ŁAOCUCHA 
KINEMATYCZNEGO:

 różnica 

przemieszczenia poziomego 0= 
Ƹli

y

*Ѱi; przemieszczenie 

poziome z1=l*Ѱij; różnica 

przemieszczeo pionowych 0= 
Ƹli

x

*Ѱi; 

WPŁYW TEMP. I OSIADANIA 
TEMP

. ᴧt=td-tg- różnica 

temp.t=((td+tg)/2)-tm; wpływ 
osiadania podpór dzielimy na 3 
grupy:1)wpływ  różnicy temp ᴧt 
wg wzorów transformacyjnych. 
2) wpływ liniowego osiadania i 
średnia temp. T.; z łaocucha 
kinematycznego  wyliczamy  
przemieszczenie poziome un-
uo=Ƹl

y

*Ѱi+ Ƹl

x

αt*t; 

przemieszczenie pionowe vn-
vo=Ƹl

x

*Ѱi+ Ƹl

y

αt*t;3) osiadanie 

podpór kąta obrotu. Tworzymy 
wykres Mp=Mᴧt+Mφ+Mt,ᴧ ; 
reakcje kij i kip, tworzymy układ 
równao kanonicznych 
0=kij*z1+kip; wykres Mpn; 
sprawdzenia statyczne, 
numeryczne, kinematyczne) 

SZTYWNOŚD

 k=P/y [N/m] belkę 

można porównad do sprężyny 
gdyż wykonuje ten sam ruch. 
Sztywnośd więzów sprężystych 
(podpory) siła wywołująca 
jednostkowe przemieszczenie 
odpowiednik kij.  

PODATNOŚD

 δ=1/k=y/P*m/N+ 

taka sama jak metodzie sił jest 
to przemieszczenie od 
jednostkowej siły P=k*y 
(siła*przemieszczenie) 

RUCH DRGAJĄCY 
HARMONICZNY

 (sin, cos) A- 

amplituda max. Wychylenie z 
położenia równowagi 
y(t)=A*sin(w*t+ ϕ) w-częstośd 
fal(drgao) w *rad/s+; ϕ- 
przesunięcie fazowe, T- okres 
drgao *s+ f-częstotliwośd f=1/T 
[1/s]=[Hz]; T=1/f=2pi/w ; 
f=w/2pi Ai w –wartości 
niezależne nie mają wpływu na 
siebie. 

STOPNIE SWOBODY 
DYNAMICZNEJ

 masa rozłożona 

na całej belce, wybieramy pkt 
najlepiej na wsporniku na 
koocu, całą masę przenosimy 
na koniec i analizujemy ruch 
tego pkt.. Liczba niezależnych 
od siebie możliwości ruchu 
układu mas SSD na ogół w 
budownictwie EA dąży do 
nieskooczoności. 

RÓWNANIE RÓŻNICZKOWE 
DRGAO O JEDNYM STOPNIU 
SWOBODY

 Zasada d’alemberda 

dowolny układ w ruchu można 
analizowad dokładnie tak samo 
jak układ nieruchomy pod 
warunkiem uwzględnieniem sił 
bezwładności F=ma, 
przeciwstawiających się temu 
ruchowi. ↓ siła wymuszająca 
P(t)=Po*sin(pt) /p-częstośd siły 
wymuszającej *rad/s+/; ↑ siła 
bezwładości (opór materiału) 
B=ma=my’(t) y(t) –droga 
przemieszczenia, B=mӱ ; ↑siły 
tłumione (stopniowe malenie 
siły) teoria tłumienia 
wiskotyczne – siła tłumienia 
jest wprost proporcjonalna do 
prędkości przemieszczenia T=εẏ 
(ε- stała tłumienia); ↑siły 

sprężystości – reakcja sprężysta 
S=ky; suma tych wszystkich 
reakcji musi dad 0 Ery=P

o

sin(pt)-

mӱ-εẏ powstaje podstawowe 
równanie dynamiki tzw. 
Równanie różniczkowe 
jednorodne II stopnia z jedną 
niewiadomo mą mӱ+εẏ+ky= 
P

o

sin(pt)(drgania wymuszone 

tłumione) 

DRGANIA SWOBODNE BEZ 
TŁUMIENIA

 mӱ+ky=0/:m, 

ӱ+k/m*y=0;  

√    [rad/s]; 

w=

√   - częstośd drgao bez 

wymuszenia ani tłumienia 

DRGANIA WYMUSZONE BEZ 
TŁUMIENIA

 mӱ+ky= P

o

sin(pt) 

/P

o-

amplituda siły, p- częstośd 

siły/ drgania te zachodzą 
częstością wymuszenia (p) a nie 
z częstością drgao własnych 
(w). W przypadku gdy p=w 
dochodzi do zjawiska rezonansu 
i zniszczenia konstrukcji. 
y(t)=A*sin(pt); ẏ=Apcos(pt); ӱ=-
Ap

2

sin(pt) ; -

mAp

2

sin(pt)+kAsin(pt)= 

P

o

sin(pt); A(k-mp

2

)=P

o

; A= P

o

/(k-

mp

2

)- amplituda. 

WSPÓŁCZYNNIK DYNAMICZNY

 

v=|1/(1-n

2

)| każda wielkośd 

dynamiczną można wyrazid jako 
iloraz wielkości statycznego 
działania amplitudy siły  
wymuszającej i współczynnika 
dynamicznego A=y

o

V; A= 

P

o

/(k(1-p

2

/k))= P

o

/k*(1/(1- 

p

2

/w

2

))= P

o

/k*(1/1-n

2

)= 

y

o

*(1/(1-n

2

) ; w

2

=k/m  

;1/w

2

=m/k; n=p/w; k=P/y; 

y=P/k 

WYKRES REZONANSOWANY

 oś 

y  (V) oś x (n=P/w); p<w –
wysokie strojenie; p=w- 
rezonans; p>w niskie strojenie; 
V=|1/(1-n

2

)|   p=0 – V=1; p<w – 

n<1 – V rośnie; p=w – n=1 – V 
dąży do nieskoo. ; p>w – n>1 – 
V maleje; A=y

o

*V gdy p=w to 

n=1 a V doży donieskoo. A= 
y

o

*  konstrukacja się   

przemieszcza obiekt ulega 
zniszczeniu.  

REZONANS

 zjawisko polegające 

na gwałtownym przyroście 
przemieszczeo, teoretycznie 
nawet do   gdyz częstośd 
drgao własnych układu i 
częstośd wymuszeo są do siebie 
zbliżone.  

WYKRES STROJENIA 
KONSTRUKCJI

 oś y (w,p)  i punkt 

na tej osi (w) oś x (t) w>p1 
wysokie strojenie; w=p2 
rezonans (zachodzi katastrofa); 
w<p3 niskie strojenie /może 
wystąpid katastrofa w dwóch 
pkt przechodzi przez rezonans) 

PROBLEM ZWIĄZANY Z 
DZIAŁANIEM DUŻYCH SIŁ 
KRYTYCZNYCH

 M=Pa /powstaje 

nowy moment/ zasada 
zesztywnienia –deformacja 
konstrukcji albo w ogóle jej nie 
ma albo są takie małe, które nie 
mogą wpływad  na siły 
wewnętrzne  λ=

√     

 

    

współczynnik porównawczy 
/siła*smukłośd/ 

TOK WYZNACZANIA SIŁY 
KRYTYCZNEJ

 wykres N  ukł 

podstawowy, SKN, rozwiązanie 
metod klasyczną Teoria I rzędu 
Mp i II rzędu Mp; z1 z2  tam 
gdzie działa siła normalna 
korzystamy ze wzorów 
transformacyjnych. kij,kip 
Układamy układ równao 
kanonicznych  ze 
współczynnikiem 
porównawczym  wyiczmay stałe 
c,r, Nowe wykresy Mpn 
porównujemy wykresy Mpn(I) z 
Mpn (II) i Npn(I) z Npn 
(II)różnice do 10% nie istotne 
jeżeli powyżej Nan nowo 
projektujemy.