UKŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

1

OBLICZANIE UKŁADÓW STATYCZNIE NIEWYZNACZALNYCH

METODĄ SIŁ.

Dany łuk statycznie niewyznaczalny: Dobieram układ podstawowy: Układ równań kanonicznych:

δ

X

δ

X

δ

11 ⋅

1 +

12 ⋅

2 +

1 P = 0



δ

X

δ

X

δ

21 ⋅

1 +

22 ⋅

2 +

2 P = 0

M M

δ

ds

ik

∑ ∫ i ⋅

=

k

EI cosϕ

S

∆

M

M ds

iP

∑ ∫ P ⋅

=

i

EI cosϕ

S

1

Pomijam wpływ T i N zgodnie z warunkiem f ≤ l 5

Politechnika Poznańska

UKŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

2

Obliczam równanie paraboli: 2

y = 84

,

0

⋅ x − 042

,

0

⋅ x

Wykorzystuję równanie aby znaleźć zależność zmiany kąta co pozwoli na zamianę całki po długości łuku na całkę po wartościach x: dy = tanϕ = − 084

,

0

⋅ x + 84

,

0

dx

dx

ds =

cosϕ

Zamieniam całkę po długości łuku s na całkę po długości poziomej x: M M

δ

ds

ik

∑ ∫ i ⋅

=

k

EA

s

M M

δ

dx

ik

∑ ∫ i ⋅

=

k

EA cosϕ

x

Rysuję wykresy od sił jedynkowych i obciążenia zewnętrznego, których wyniki umieszczę w tabeli:

Stan X1=1

M1=-(4,2-y)

Politechnika Poznańska

UKŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

3

Stan X2=1

M2=x-10

Stan P

− (

10 10 − x)2

M P =

x ∈ 10

,

0

2

M P = 0

x ∈

,

10 20

Politechnika Poznańska

4

(n)

0

M

-60,0438

-31,5395

-8,03507

10,46932

23,9737

32,47808

35,98247

34,48685

27,99123

16,49562

-16,4956

-27,9912

-34,4868

-35,9825

-32,4781

-23,9737

-10,4693

8,035069

31,53945

60,04384

gowski ®

ody

Ł

φ

dam

os )/cp

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

*M 2 6529,93109 4569,4055 3084,33152 1989,50645 1209,41484 677,887343 337,580435 139,220546 40,5605523 5,01760899

15132,6185

(Mφ

os )/cp

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

*M 1 2742,57106 1727,23528 1036,33539 584,914895 304,77254 142,356342 56,7135132 17,5417888 3,40708639 0,21073958

5144,6881

(Mφ

A

os )/c2

0

*M 1 54,85142113 38,38300616 25,90838474 16,71185414 10,15908468 5,694253682 2,835675658 1,169452586 0,340708639 0,042147916

-0,042147916

-0,340708639

-1,169452586

-2,835675658

-5,694253682

-10,15908468

-16,71185414

-25,90838474

-38,38300616

-54,85142113

5,44749E-14

(Mφ

/cos

0

2 2

130,5986

101,5423

77,10829

56,84304

40,31383

27,11549

16,87902

9,28137

4,056055

1,003522

1,003522

4,056055

9,28137

16,87902

27,11549

40,31383

56,84304

77,10829

101,5423

130,5986

Mφ

/cos 21M 23,0376 14,50878 8,705217 4,913285 2,560089 1,195793 0,476394 0,147351 0,02862 0,00177 0,00177 0,02862 0,147351 0,476394 1,195793 2,560089 4,913285 8,705217 14,50878 23,0376 86,43076 793,6374

p

M

0 0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-500

-405

-320

-245

-180

-125

-80

-45

-20

-5

2

M

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

-4,2

0

-3,402

-2,688

-2,058

-1,512

-1,05

-0,672

-0,378

-0,168

-0,042

-0,042

-0,168

-0,378

-0,672

-1,05

-1,512

-2,058

-2,688

-3,402

-4,2 10

M

φ

E

LN

1

A

1,305986

1,253609

1,204817

1,160062

1,119829

1,08462

1,054939

1,031263

1,014014

1,003522

1,003522

1,014014

1,031263

1,054939

1,08462

1,119829

1,160062

1,204817

1,253609

1,305986

NACZZY

1/cos

W

φ

IE NE

0,69866

0,64733

0,591686

0,531549

0,466842

0,397628

0,324149

0,24686

0,166446

0,083803

-0,0838

-0,16645

-0,24686

-0,32415

-0,39763

-0,46684

-0,53155

-0,59169

-0,64733

-0,69866

φ

YCZNI

ańska

0 0

TA

tan

0,84

0,756

0,672

0,588

0,504

0,42

0,336

0,252

0,168

0,084

-0,42

T

t

0

0 -0,84

ADY S

4,2

Ł

0,798

1,512

2,142

2,688

3,15

3,528

3,822

4,032

4,158

4,158 -0,084

4,032 -0,168

3,822 -0,252

3,528 -0,336

3,15

2,688 -0,504

2,142 -0,588

1,512 -0,672

0,798 -0,756

KU

Politechnika Pozn

10

20

Nr x

0 0

1 1

2 2

3 3

4 4

5 5

6 6

7 7

8 8

9 9

10

11 11

12 12

13 13

14 14

15 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20

UKŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

5

Z tabeli ze strony 4 korzystam z metody Simpsona numerycznego całkowania: b

x

∆

f ( x) dx =

( f 4

2

4

... 2

4

0 +

⋅ f 1 + ⋅ f 2 + ⋅ f 3 + + ⋅ f

∫

−2 +

⋅ f −1 + f n

n

n )

3

a

x

∆ = m

1

M ⋅ M

,

86 43076

1

1

δ =

dx

∑

=

11

∫ EI cosϕ

EI

x

M ⋅ M

1

2

δ =

dx

∑

= 0

12

∫ EI cosϕ

x

M ⋅ M

6374

,

796

i

k

δ =

dx

∑

=

22

∫ EI cosϕ

EI

x

M ⋅ M

6881

,

5144

i

k

δ =

dx

∑

=

1 P

∫ EI cosϕ

EI

x

M ⋅ M

6185

,

15132

i

k

δ =

dx

∑

=

2 P

∫ EI cosϕ

EI

x

Otrzymane wartości podstawiam do równania kanonicznego:

 ,

86 43076 ⋅ X + 0 ⋅ X +

6881

,

5144

= 0

1

2

0⋅ X +

6374

,

796

⋅ X +

6185

,

15132

= 0



1

2

X = −

[

5238

,

59

kN]

1

X = −

[

9956

,

18

kN]

2

Korzystam z zasady superpozycji i wyznaczam Mn: ( n

M ) = M 1 ⋅ X 1 + M 2 ⋅ X 2 + M P

( n

M ) = M 1 ⋅ (−

)

5238

,

59

+ M 2 ⋅ (−

)

9956

,

18

+ M P

Politechnika Poznańska

UKŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

6

M(n) wartości z tabeli na stronie 7

Kontrola kinematyczna: M1=-(4,2-y)

Politechnika Poznańska

UKŁADY STATYCZNIE NIEWYZNACZALNE

7

Mn

M wirt Spr Mw*Mn

-47,0693 -1

329,349

-21,0301 -0,855 134,5088

0,268642 -0,72 26,02195

16,82684 -0,595

-24,9945

28,64454 -0,48

-40,5918

35,72172 -0,375

-36,9877

38,05839 -0,28

-25,5087

35,65456 -0,195

-13,4436

28,51021 -0,12

-4,76843

16,62536 -0,055

-0,69526

0 0 0

-16,3659 0,045 0,695256

-27,4723 0,08 4,768427

-33,3191 0,105 13,44358

-33,9065 0,12 25,50865

-29,2344 0,125 36,98769

-19,3029 0,12 40,59181

-4,11179 0,105 24,99452

16,33878 0,08

-26,022

42,04884 0,045

-134,509

73,01838 0

-329,349

-4,9E-06

Politechnika Poznańska