Przykład 8.  Narysować wykresy sił przekrojowych w podanej ramie.

1. Obliczenie reakcji.

Sprawdzenie:

2. Wykresy sił przekrojowych.

Wykresy sił przekrojowych rysujemy  na trzech rysunkach, oddzielnie moment zginający, siła poprzeczna i siła podłużna. Zależności różniczkowe pomiędzy siłami przekrojowymi są spełnione również w ramach i wszystkie wynikające stąd zasady rysowania wykresów są takie same jak dla belek.
Stosujemy tą samą konwencję znakowania co w belkach, przy czym dla prętów ukośnych, bądź słupów układ należy obrócić jak na rysunku poniżej.

Aby przyjąć znak momentu zginającego należałoby wyróżnić pewne włókna i określić moment rozciągający te włókna na przykład jako dodatni. Można jednak tego nie robić, pamiętając tylko o tym, że wykres momentów zawsze musi być narysowany po stronie włókien rozciąganych.

W punktach charakterystycznych każdego pręta obliczamy wartości poszczególnych sił przekrojowych i zaznaczamy je na liniach odnoszących, prostopadłych do osi każdego pręta. Jeżeli w danym przedziale nie występuje obciążenie ciągłe (w przypadku ram obciążenie to może być pionowe i poziome, a także ukośne) to wykres siły poprzecznej i podłużnej jest stały, a wykres momentu liniowy. Gdy występuje obciążenie ciągłe równomiernie rozłożone, to wykresy siły poprzecznej i podłużnej są liniowo zmienne, a wykres momentu jest parabolą. Dodatkowo w miejscu zerowania się siły poprzecznej moment ma wartość ekstremalną.

Obliczając wartości sił w punktach charakterystycznych, redukujemy układ sił przyłożonych do jednej z części belki podzielonej przekrojem. Oczywiście wygodniej jest przyjąć do redukcji prostszy układ sił co upraszcza obliczenia i zmniejsza możliwość wystąpienia pomyłki.

 

 

 Dla sprawdzenia poprawności rozwiązania sprawdza się równowagę węzłów ramy. W tym celu wycina się każdy węzeł i do ścianek przekroju przykłada się, odczytane z wykresu, wartości sił przekrojowych. Jeżeli rozwiązanie jest poprawne, to każdy z wyciętych węzłów powinien być w równowadze, czyli powinny być spełnione dla niego równania statyki.

Sprawdzimy równowagę węzłów D i G. Siły przywęzłowe narysowano i opisano na rysunku poniżej. Widzimy, że równania równowagi są spełnione:

dla węzła D                                          dla węzła G  

               


© Mariusz Hebda