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 |