ZADANIE Z METODY PRZEMIESZCZEŃ

Rozwiązać metodą przemieszczeń poniższą ramę.

Wykonać kontrolę kinematyczną i statyczną.

Układ podstawowy:

4 kN/m

2 kNm

SGN = 1

4 kN/m

2 kNm

1

1 5 kN

0

EI = const

5 kN

4

0

R 1

2

2

6

[m]

niewiadoma: ϕ1 = z 1

R = r z + r p = 0

1

11 1

1

Wzory transformacyjne: 3 EI

⋅

M =

ϕ −ψ +

= EIz +

10

( 1 01) 4 62 1

18

6

8

2

1

2 EI

M

=

ϕ + ϕ − ψ

=

12

(2 1 2 3 12)

1

EIz

4

2 EI

1

M =

ϕ + ϕ − ψ

=

21

(2 2 1 3 12)

1

EIz

4

2

Stany podstawowe (uwaga: momenty rysowane są jako dodatnie a wartości wpisywane z właściwym znakiem):

Stan z 1 = 1

0,5 EI

r 11

r z − EI ⋅ z − 5

,

0 EI ⋅ z = 0

11 1

1

1

1

EI

r =

EI

5

,

1

11

0

2

Stan p

24 kN

2 kNm

18 kNm

r z

p

−18 ⋅ z − 2⋅ z = 0

1

1

1

1

r

5 kN

p =

kNm

20

1

0 1

r 1 p

2

Obliczenie niewiadomej: 5

,

1 EI ⋅ z + 20 = 0

= −

1

z

33

,

13

1

α t

11,33

Obliczenie momentów węzłowych: 1

13,33

M

= EIz +18 =

kNm

33

,

11

10

2

1

M

= EIz = −

kNm

33

,

13

12

1

M [kNm]

1

M = EIz = −

kNm

67

,

6

21

2

1

6,67

Równowaga momentów w węźle 1 jest spełniona.

Kontrola kinematyczna

Sprawdzenie przemieszczenia pionowego w węźle 0: (0)

M ⋅ M

1 ⋅ v = ∑

= (?)

0

0

∫

dx

EI

Stan wirtualny w układzie statycznie wyznaczalnym 1

6

0

1

(0)

M

]

m

[

2

1

2

2 4 ⋅ 62

1

1

EIv = ⋅

33

,

11

⋅ 6 ⋅ ⋅ 6 − ⋅

⋅ 6 ⋅ ⋅ 6 + 6 ⋅ 4 ⋅ ⋅

−

=

−

+

= −

0

( 33

,

13

67

,

6

)

96

,

135

216

92

,

79

0,12

2

3

3

8

2

2

Błąd procentowy wyniku odniesiony do największego składnika sumy równy: 12

,

0

%

∆ =

⋅100% = 06

,

0

%

216

pozwala stwierdzić, że obliczone przemieszczenie jest w równe zero.

Obliczenie sił poprzecznych: 4

1

[kN/m, kN, kNm]

13,33

T 12

1

2

11,33

6,67

T 21

T 01

T 10

0

T 12 = T 21 = 5,0 kN

T 01 = 10,11 kN

T 10 = -13,89 kN

Obliczenie sił normalnych: 1

5

N

N 10 = N 01 = -10,0 kN

13,89

10

N 12

[kN]

N 12 = N 21 = -13,89 kN

5

Kontrola statyczna:

4 kN/m

2 kNm

10,00

1 5 kN

∑ xP = 0,00 kN

0 10,11

∑ yP =0,00 kN

2

5,00

∑ M 0 =0,01 kNm 6,67

13,89

Wykresy sił przekrojowych: 11,33

-13,89

12,78

13,33

10,11

-10,00

5,00

2,53

-13,89

6,67

T [kN]

N [kN]

M [kNm]