ZADANIE 2

Dane :

a = 2,5 m

b = 3,5 m

c = 4,8 m

P = 5 kN

M = 1 kNm

q = 6 kN/m

EI = const.

1. Schemat układu statycznie niewyznaczalnego.

2. Stopień statycznej niewyznaczalności.

SSN = w – 3t

SSN = 6 -3 = 3

3. Układ podstawowy 4. Obciążenie układu podstawowego a) siłami rzeczywistymi

b) siłami jednostkowymi w miejscu odrzuconych więzów

5. Obliczenie elementów układu równań kanonicznych metodą sił – przemieszczenia w miejscu i kierunku odrzuconych więzów

⋅

M

M

1

1

δ = ∑ ∫

ds

11

EI

M ⋅ M

1

2

δ = δ = ∑ ∫

ds

12

21

EI

M ⋅ M

1

P

δ = ∑ ∫

ds

1 P

EI

M ⋅ M

2

P

δ = ∑ ∫

ds

2 P

EI

M ⋅ M

2

2

δ = ∑

∫

ds

22

EI

1  1

2

1

2



7 ,

8 489

δ =

⋅ 8

,

4 ⋅ ,

5 42 ⋅

⋅ 8

,

4

+ ⋅ 8

,

4 ⋅ 8

,

4 ⋅

⋅ 4 8

,

=





11

EI  2

3

2

3



EI

1  1



110 5

, 9

δ = δ =

⋅ 8

,

4 ⋅ 4 8

, ⋅ ,

9 6 =

12

21





EI  2



EI

 1

1

1

2



⋅1⋅ ,

5 42 ⋅ ⋅ 8

,

4

+ ⋅17,75 ⋅ ,

5 42 ⋅

⋅ 8

,

4



−



1

2

3

2

3

−1925 9

, 3

δ =



 =

1 P

EI  1

2

1

1



EI

− ⋅188 9

, 2 ⋅ 4 8

, ⋅

⋅ 8

,

4

− ⋅164 9

, 2 ⋅ 4 8

, ⋅ ⋅ 8

,

4

 2

3

2

3



2

1  1

1

2 1⋅ 8

,

4

1

1

1



δ =

−

⋅ 69 1

, 2 ⋅ 8

,

4 ⋅ ⋅ 4 8

, −

⋅

⋅ 8

,

4 ⋅

⋅ 8

,

4

− ⋅188 9

, 2 ⋅ 4 8

, ⋅ ,

9 6 −

⋅164 9

, 2 ⋅ 4 8

, ⋅ ,

9 6 +

2 P

EI  2

3

3

8

2

2

2











 

1

2

1

1

2

1

−

⋅ 206,67 ⋅ 5

,

3 ⋅  ⋅ ,

9 6 +

⋅ 4 8

,  −

⋅ 69 1

, 2 ⋅ 5

,

3 ⋅  ⋅ 4 8

, +

⋅ 9,6 +

1

2

 3

3



2

 3

3



 

+

=

2 EI  2 1⋅ 5

,

3 2

 1

1





+

⋅

⋅ 5

,

3 ⋅  ⋅ ,

9 6 +

⋅ 4 8

, 



 3

8

 2

2





− 8440,03

364 ,

1 79

10260 9

, 2

=

−

= −

EI

2 EI

EI

1 

1

2



δ

=

9,6 ⋅ 8

,

4 ⋅ 9,6 +

⋅ 4 8

, ⋅ 4 8

, ⋅

⋅ 8

,

4

+

22





EI 

2

3



1  1

 2

1



1

 2

1



479,23

188 1

, 6

573 3

, 1

+

 ⋅ 9,6 ⋅ 5

,

3 ⋅  ⋅ ,

9 6 +

⋅ 4 8

,  +

⋅ 8

,

4 ⋅ 5

,

3 ⋅  ⋅ 4 8

, +

⋅ 9,6 =

+

=

2 EI  2

 3

3



2

 3

3



EI

2 EI

EI

δ ⋅ X + δ ⋅ X + δ = 0

11

1

12

2

1 P

δ ⋅ X + δ ⋅ X + δ = 0

21

1

22

2

2 P

,

78 489

59

,

110

93

,

1925

⋅ X +

⋅ X −

= 0

EI

1

EI

2

EI

59

,

110

31

,

573

92

,

10260

⋅ X +

⋅ X −

= 0

EI

1

EI

2

EI

,

78 489 ⋅ X +

59

,

110

⋅ X −

93

,

1925

= 0

1

2

59

,

110

⋅ X +

31

,

573

⋅ X −

92

,

10260

= 0

1

2

X = −

,

19 25 kN

1

X =

,

31 08 kN

2

6. Rozwiązanie układu równań kanonicznych i obliczenie rzeczywistych wartości sił w miejscu odrzuconych więzów.

M np = M p + M ⋅ X + M ⋅ X

1

1

2

2

T np = Tp + T ⋅ X + T ⋅ X

1

1

2

2

N np = N p + N ⋅ X + N ⋅ X

1

1

2

2

M np = M p + M ⋅ ( 1

− ,

9 2 )

5 + M ⋅ 3 ,

1 08

1

2

T np = Tp + T ⋅ (−1 , 9 2 )

5 + T ⋅ 3 ,

1 08

1

2

N np = N p + N ⋅ ( 1

− ,

9 2 )

5 + N ⋅ 3 ,

1 08

1

2

w punkcie A

M n = 1 + 0 ⋅ ( 1

− ,

9 2 )

5 + 0 ⋅ 3 ,

1 08 = k

1 Nm

p

T n = 0 + (− 8

,

0

)

8 ⋅ ( 1

− ,

9 2 )

5 + 0 ⋅ 3 ,

1 08 = 16 9

, 4 kN

p

N n = 0 + (− ,

0 4 )

5 ⋅ ( 1

− ,

9 2 )

5 + 0 ⋅ 31 0

, 8 = ,

8 66 kN

p

w punkcie D

M n = 0 + 0 ⋅ (−1 , 9 2 )

5 + 0 ⋅ 3 ,

1 08 = 0

p

T n = 0 + 0 ⋅ (−1 , 9 2 )

5 + (− )

1 ⋅ 3 ,

1 08 = 3

− ,

1 08 kN

p

N n = −5 + 0 ⋅ (−1 , 9 2 )

5 + 0 ⋅ 3 ,

1 08 = −5 kN

p

7. Wykres sił wewnętrznych w układzie rzeczywistym statycznie niewyznaczalnym.

8. Obliczam kąt obrotu w punkcie B – wpływ M.

M 0 ⋅ M np ϕ = ∑ ∫

ds

k

EI

1  1

1



36 ,

1 2

ϕ =

⋅13 ,

3 45 ⋅ 8

,

4 ⋅1 +

⋅17 0

, 5 ⋅ 8

,

4 ⋅1 =

k





EI  2

2



EI

dla I 360

E = 205 GPa

I = 19610 cm4

36 ,

1 2

ϕ

k = −

= − 0

,

0 0898 ≅ 0

205 ⋅106 ⋅19610 ⋅10−8

9. Sprawdzenie kinematyczne:

- układ do sprawdzenia

- sporządzam wykresy sił jednostkowych od X1, X2 dla M

- obliczam wartości na kierunkach X1 i X2

M X ⋅ M n

1

∑∫

p ds = 0

EI

1  1

2

1

1

1

2

2 6 ⋅ ,

5 422



 ⋅17,05 ⋅ 8

,

4 ⋅ ⋅ 8

,

4 +

⋅13 ,

3 45 ⋅ 8

,

4 ⋅ ⋅ 8

,

4 −

⋅ 7 ,

4 65 ⋅ ,

5 42 ⋅ ⋅ 8

,

4 +

⋅

⋅ ,

5 42 ⋅ 5

,

0 ⋅ 8

,

4  = 0

EI  2

3

2

3

2

3

3

8



187,09 = 0

EI

0 = 0

M X ⋅ M n

2

∑∫

p ds = 0

EI

1  2 6 ⋅ 8

,

4 2

1

1



 ⋅

⋅ 8

,

4 ⋅ ⋅ 5

,

0 7 −

⋅17,05⋅ 8

,

4 ⋅1 −13 ,

3 45 ⋅ 5

,

0 ⋅ 8

,

4  +

EI  3

8

2

2



1  1

 2

1



2 6 ⋅ 5

,

3 2

 1

1



+

− ⋅ 9 ,

1 7 ⋅ 5

,

3 ⋅  ⋅1 + ⋅ 5

,

0 7  +

⋅

⋅ 5

,

3 ⋅  ⋅1 +

⋅ 5

,

0 7  = 0

2 EI  2

 3

3



3

8

 2

2



344 3

, 6

12 ,

0 64

−

−

= 0

EI

2 EI

404

−

≅ 0

EI

0 = 0