Složené soustavy. Úloha: Sestavení statického schématu, tj. modelu pro statický výpočet (např.výpočet reakcí)

Podobné dokumenty
4.6 Složené soustavy

Příhradové konstrukce

4.6.3 Příhradové konstrukce

Petr Kabele

Složené soustavy v rovině, stupně volnosti

Statika 1. Reakce na rovinných staticky určitých konstrukcích. Miroslav Vokáč ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

trojkloubový nosník bez táhla a s

STATIKA. Vyšetřování reakcí soustav. Úloha jednoduchá. Ústav mechaniky a materiálů K618

Statika 1. Miroslav Vokáč ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 1. M. Vokáč. Příhradové konstrukce a názvosloví

Téma 3 Úvod ke staticky neurčitým prutovým konstrukcím

Jsou to konstrukce vytvořené z jednotlivých prutů, které jsou na koncích vzájemně spojeny a označujeme je jako příhradové konstrukce nosníky.

Téma 8 Příčně zatížený rám a rošt

Okruhy problémů k teoretické části zkoušky Téma 1: Základní pojmy Stavební statiky a soustavy sil

Předpoklady: konstrukce je idealizována jako soustava bodů a tuhých těles (v prostoru) nebo bodů a tuhých desek (v rovině) konstrukce je v rovnováze

FAKULTA STAVEBNÍ. Stavební statika. Telefon: WWW:

Stupně volnosti a vazby hmotných objektů

Přednáška 1 Obecná deformační metoda, podstata DM

Podmínky k získání zápočtu

Vnitřní síly v prutových konstrukcích

1. výpočet reakcí R x, R az a R bz - dle kapitoly 3, q = q cosα (5.1) kolmých (P ). iz = P iz sinα (5.2) iz = P iz cosα (5.3) ix = P ix cosα (5.

KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB

Zjednodušená deformační metoda (2):

Materiály ke 12. přednášce z předmětu KME/MECHB

Statika soustavy těles.

Pohybové možnosti volných hmotných objektů v rovině

Kinematická metoda výpočtu reakcí staticky určitých soustav

ZDM PŘÍMÉ NOSNÍKY. Příklad č. 1. Miloš Hüttner SMR2 ZDM přímé nosníky cvičení 09. Zadání

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí

3. kapitola. Průběhy vnitřních sil na lomeném nosníku. Janek Faltýnek SI J (43) Teoretická část: Příkladová část: Stavební mechanika 2

Princip virtuálních prací (PVP)

Rámové konstrukce Tlačené a rámové konstrukce Vladimír Žďára, FSV ČVUT Praha 2016

Kapitola 4. Tato kapitole se zabývá analýzou vnitřních sil na rovinných nosnících. Nejprve je provedena. Každý prut v rovině má 3 volnosti (kap.1).

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Statika tuhého tělesa Statika soustav těles

Betonové konstrukce (S) Přednáška 3

Zakřivený nosník. Rovinně zakřivený nosník v rovinné úloze geometrie, reakce, vnitřní síly. Stavební statika, 1.ročník bakalářského studia

VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební, Ludvíka Podéště 1875, Ostrava. Lenka Lausová, Vladimíra Michalcová STAVEBNÍ STATIKA

Prostorové konstrukce - rošty

ZÁKLADNÍ KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY POZEMNÍCH A INŽENÝRSKÝCH STAVEB Z OCELI

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Statika tuhého tělesa Statika soustav těles. Petr Šidlof

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

* Modelování (zjednodušení a popis) tvaru konstrukce. pruty

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY BUDOV II KOMPLEXNÍ PŘEHLED

P řed m lu va 11. P o u žitá sym b o lik a 13. I. Z á k la d y s ta v e b n í m e c h a n ik y - s ta tik y

Modulová osnova. systém os, určující polohu hlavních nosných prvků

Modulová osnova. systém os, určující polohu hlavních nosných prvků

Předpjatý beton Přednáška 4

Prostorová tuhost. Nosná soustava. podsystém stabilizační. podsystém gravitační. stropy, sloupy s patkami, základy. (železobetonové), jádra

Téma 6 Rovinné nosníkové soustavy

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

p + m = 2 s = = 12 Konstrukce je staticky určitá a protože u staticky určitých konstrukcí nedochází ke změně polohy je i tvarově určitá.

Rovinné nosníkové soustavy

Téma 7 Rovinný kloubový příhradový nosník

BO009 KOVOVÉ MOSTY 1 NÁVOD NA VÝPOČET VNITŘNÍCH SIL NA PODÉLNÝCH VÝZTUHÁCH ORTOTROPNÍ MOSTOVKY. AUTOR: Ing. MARTIN HORÁČEK, Ph.D.

BO04 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

α = 210 A x =... kn A y =... kn A M =... knm

Pružnost a plasticita II CD03

Pohybové možnosti volných hmotných objektů v rovině

Stavební mechanika 2 (K132SM02)

Konstrukční systémy vícepodlažních budov Přednáška 5 Stěnové systémy Doc. Ing. Hana Gattermayerová,CSc Obsah

A x A y. α = 30. B y. A x =... kn A y =... kn B y =... kn. Vykreslení N, V, M. q = 2kN/m M = 5kNm. F = 10 kn A c a b d ,5 2,5 L = 10

BO004 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

Trojkloubový nosník. Rovinné nosníkové soustavy

Trojkloubový nosník. Rovinné nosníkové soustavy

MECHANIKA PODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ Statické řešení výztuže podzemních děl

4 Halové objekty a zastřešení na velká rozpětí

PŘÍHRADOVÉ KONSTRUKCE PŘÍHRADOVÉ KONSTRUKCE PRUTOVÉ SOUSTAVY

Vybrané okruhy znalostí z předmětů stavební mechanika, pružnost a pevnost důležité i pro studium předmětů KP3C a KP5A - navrhování nosných konstrukcí

Postup při výpočtu prutové konstrukce obecnou deformační metodou

Průmyslová střední škola Letohrad. Ing. Soňa Chládková. Sbírka příkladů. ze stavební mechaniky

STATIKA STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ I

Stavební statika. Úvod do studia předmětu na Stavební fakultě VŠB-TU Ostrava. Stavební statika, 1.ročník kombinovaného studia

Projevy dotvarování na konstrukcích (na úrovni průřezových modelů)

NK 1 Konstrukce. Co je nosná konstrukce?

studentská kopie 3. Vaznice - tenkostěnná 3.1 Vnitřní (mezilehlá) vaznice

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Kapitola 8. prutu: rovnice paraboly z = k x 2 [m], k = z a x 2 a. [m 1 ], (8.1) = z b x 2 b. rovnice sklonu střednice prutu (tečna ke střednici)

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ DO MNSP STAVEBNÍ INŽENÝRSTVÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

Relaxační metoda. 1. krok řešení. , kdy stáří betonu v jednotlivých částech konstrukce je t 0

Podklady k 1. cvičení z předmětu KME / MECH2

Pružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14

ZÁKLADY STAVEBNÍ MECHANIKY

Rovinné nosníkové soustavy Gerberův nosník

Stavební mechanika 3 132SM3 Přednášky. Deformační metoda: ZDM pro rámy s posuvnými styčníky, využití symetrie, výpočetní programy a kontrola výsledků.

Průmyslové haly. Halové objekty. překlenutí velkého rozponu snížení vlastní tíhy konstrukce. jednolodní haly vícelodní haly

Téma 12, modely podloží

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

STAVEBNÍ ÚPRAVY ZÁMEČNICKÉ DÍLNY V AREÁLU FIRMY ZLKL S.R.O. V LOŠTICÍCH P.Č. 586/1 V K.Ú. LOŠTICE

Kontrolní otázky pro průběžné studium a pro přípravu ke zkoušce ze statiky. Základní pojmy

- Větší spotřeba předpínací výztuže, komplikovanější vedení

Těleso na podporách. asi 1,5 hodiny. Základy mechaniky, 4. přednáška

BO004 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

Přijímací zkoušky na magisterské studium, obor M

NK 1 Konstrukce. Volba konstrukčního systému

Nosné stavební konstrukce Výpočet reakcí

Téma 5 Rovinný rám. Základní vlastnosti rovinného rámu Jednoduchý otevřený rám Jednoduchý uzavřený rám

b) Po etní ešení Všechny síly soustavy tedy p eložíme do po átku a p ipojíme p íslušné dvojice sil Všechny síly soustavy nahradíme složkami ve sm

4. cvičení výpočet zatížení a vnitřních sil

Příklad č.1. BO002 Prvky kovových konstrukcí

Transkript:

Složené soustavy Vznikají spojením jednotlivých konstrukčních prvků Úloha: Sestavení statického schématu, tj. modelu pro statický výpočet (např.výpočet reakcí) Metoda: Konstrukci idealizujeme jako soustavu hmotných bodů, tuhých těles (v prostoru) nebo hmotných bodů a tuhých desek (v rovině) Spoje a založení konstrukce nahradíme vazbami Tyčové prvky (L>>b,h) budeme nazývat pruty 1

Zastřešení nástupiště (AP Atelier, Praha) Statické schéma 2D 3D 2

Model části Střešní vazník vazba Sloup Příčný řez 3

Administrativní budova Model části - rámový výsek Rám Založení 4

Kotvená stěna (Zakládání staveb, a.s.) Prutový model (2D) pažení kotva Příp. pružné podloží 5

Spojitá konstrukce mostu Prutový model (2D) pilíř mostovka založení mostní závěry 6

Model lomeného nosníku F 3 7

Složené soustavy = příklady prutových modelů Vnitřní vazba Náhrada střednicí 8

Vazby: vnější - připojují soustavu k podkladu (základům, další konstrukci a.p.) vnitřní - spojují jednotlivé prvky 9

2D model rovinná soustava - zatížení: rovinná soustava sil a - rovinné uspořádání vazeb vnitřní vazba deska G G vnější vazba a reakce 10

3D model prostorová soustava - zatížení: prostorová soustava sil a/nebo - prostorové uspořádání vazeb 11

Princip výpočtu reakcí: 1) konstrukci rozdělíme na jednotlivé prvky 2) účinky vazeb nahradíme neznámými reakcemi a) vnější vazby a b A h B h A v B v 12

b) vnitřní vazba Dvojný kloub každá vnitřní vazba musí být v rovnováze c C Ih C Iv C IIh C IIv CIIh C Iv C Ih C IIv -C Ih + C IIh =0 -C Iv + C IIv =0 C h C h C v C v Dvojnásobný kloub odebírá 2 st. volnosti 13

Reakce vypočítáme tak, aby každáčást konstrukce byla v rovnováze soustava je v rovnováze jako celek podmínky rovnováhy pro každý prvek zahrneme pouze zatížení a reakce působící na prvek podmínky rovnováhy pro soustavu jako celek (vnější podmínky rovnováhy) zahrneme všechna zatížení kce. a vnější reakce Nadbytečné podmínky (můžeme použít pro výpočet nebo pro kontrolu) 14

Příklad 15

16

Rovinné složené soustavy Vícenásobný kloub 17

vícenásobný kloub pro výpočet reakcí působících na připojené pruty někdy zjednodušujeme Pozor: nepřípustné pro detailní výpočet vazby (spoj. plechu, čepu ap.). 18

Trojný kloub r II = 2 II r = r I + r II = 4 odebrané st. volnosti r I I = 2 referenční deska (pevná) relativní otáčení dalších 2 desek n-násobný kloub spojuje n desek relativní otáčení dalších (n-1) desek odebrané st. volnosti: r = 2 (n-1) 19

Zavedení reakcí II A IIh ref. A IIv A Ih A IIh A IIv A Iv I A Iv A Ih nebo A IIh A Iv ref. A Ih III A IIh A IIv Výsledné celkové reakce působící na připojené desky vyjdou v obou případech stejně. Avšak pro detailní výpočet sil působících na vazby (spoj. plech, čep ap.) je nutno zavést reakce podle skutečného působení vazby! A IIv A Ih A Iv I 20

* pozor, rozdíl trojný kloub II A IIv A Iv A Ih A IIh A IIh II A IIv A Iv III I III A Ih I dvojný kloub II II A v A v I A h A h I 21

dvěči více vazeb v jednom místě, např.: 22

dvěči více vazeb v jednom místě, např.: II b a I = II b a I nebo II b I a II B v A v B h A h B v B h I nebo Výsledné celkové reakce působící na připojené desky i ve vnější vazbě vyjdou v obou případech stejně. Avšak pro detailní výpočet sil působících na vazby (spoj. plech, čep ap.) je nutno zavést reakce podle skutečného23 působení vazby! II B v B h B v B h A v I A h

II zatížená vazba, např.: A v II A h F F A h A v I II I nebo F vnější sílu F můžeme přiřadit desce I nebo II (nebo rozdělit její působení na desky v určitém poměru, např. 50/50%) A v A h A h A v I pozn.: podobně pro moment Výsledné celkové síly působící na připojené desky vyjdou v obou případech stejně. Avšak pro detailní výpočet sil působících na vazby (spoj. plech, čep ap.) je nutno zavést reakce podle skutečného působení vazby! 24 nebo II ½F A v A h ½F A h A v I

Posouzení statické neurčitosti stupně volnosti soustavy m = součet počtů stupňů volnosti jednotlivých prvků bez vlivu vazeb r = součet počtů stupňů volnosti odebraných všemi vazbami s n = r - m stupeň statické neurčitosti soustavy posouzení vnějšího podepření rovinná složená soustava má minimálně 3 stupně volnosti (min. 1 deska... m = 3) prostorová složená soustava má minimálně 6 stupňů volnosti (min. 1 těleso... m = 6) aby vnější vazby zamezily přemístění konstrukce, musí odebírat nejméně: 3 stupně volnosti rovinné soustavě (r ext 3) 6 stupňů volnosti prostorové soustavě (r ext 6) 25

statická/kinematická určitost soustavy Stupně volnosti Podepření staticky Podepření kinematicky Pozn. s n = 0 (m = r) a rext 3 a není výjimkový případ s n > 0 (m < r) a rext 3 a není výjimkový případ s n < 0 (m > r) a/nebo rext < 3 a/nebo výjimkový případ určité neurčité přeurčité určité přeurčité neurčité kce. vč. všech jejích částí pevně podepřena kce. vč. všech jejích částí pevně podepřena kce. nebo její část může samovolně změnit polohu výjimkový případ podepření: přestože počet vazeb je dostatečný k odebrání všech stupňů volnosti konstrukce (r m, r ext 3 nebo r ext 6), jejich nevhodné uspořádání nezabraňuje skutečným či nekonečně malým posunům/pootočením konstrukce nebo jejíčásti 26

Příklady: r c = 2 I. m c II. I = 3 m II = 3 a d b r r a = 2 d = 1 r b = 1 r c = 2 I. m c II. I = 3 m II = 3 a b r a = 2 r b = 2 m = 2 3 = 6 r = (2+1)+(2+1) = 6 vnější vnitřní s n = r m = 0 staticky i kinematicky určitá kce. vnější podepření: r ext = (2+1) = 3 3 m = 2 3 = 6 r = (2+2) + 2 = 6 vnější vnitřní s n = r m = 0 staticky i kinematicky určitá kce. vnější podepření: r ext = (2+2) = 4 3 r c = 2 I. m c II. I = 3 m II = 3 a d b r r a = 2 d = 1 r b = 2 m = 2 3 = 6 r = (2+2)+(2+1) = 7 vnější vnitřní s n = r m = 1 1x staticky neurčitá / 1x kinematicky přeurčitá kce. vnější podepření: r ext = (2+2) = 4 3 27

I. m I = 3 r c = 2 c d r d = 1 II. m II = 3 a e r e = 1 b r a = 2 r b = 1 m = 2 3 = 6 r = (2+1)+(2+1+1) = 7 vnější vnitřní s n = r m = 1 1x staticky neurčitá / 1x kinematicky přeurčitá kce. vnější podepření: r ext = (2+1) = 3 3 Všimněme si: tuhý celek - deska I. c II. d a e b r a = 2 r b = 1 Vnější vazby odebírají tuhé desce 3 stupně volnosti... konstrukce je vně staticky určitá. 28

m = 2 3 = 6 r c = 2 I. m c II. vnější vnitřní I = 3 m II = 3 a b r a = 2 r b = 1 r = (2+1) + (2) = 5 s n = r m = 1 1x staticky přeurčitá / 1x kinematicky neurčitá kce. (přestože vnější podepření: r ext = (2+1) = 3 3) I. m I = 3 r c = 2 c d r d = 1 II. m II = 3 a e r e = 1 r a = 2 m = 2 3 = 6 r = (2) + (2+1+1) = 6 vnější vnitřní s n = r m = 0 ALE vnější podepření: r ext = 2 3... kce. vně staticky přeurčitá, není zamezeno pootočení 29

r c = 1 c m I = 3 m II = 3 I. r d = 1 d II. a b r a = 2 r b = 2 m = 2 3 = 6 r = (2+2) + (1+1) = 6 vnější vnitřní s n = r m = 0 vnější podepření: r ext = (2+2) = 4 3 ALE nevhodné uspořádání vazeb nezamezuje přemístění kce.... výjimkový případ podepření 30

* další příklady výjimkových případů podepření rovinných složených soustav 31

Př.: Vypočtěte vnitřní a vnější reakce rovinné konstrukce M 1 = 7 knm F 1 = 10 kn F 2 = 5 kn 2 F 3 = 3 kn 3 4 4 (m) 32

Posouzení statické určitosti m = 3 r = 4 m = 3 m = 3 r = 1 r = 2 r = 1 r = 1 nebo m = 3 r = 4 m = 3 m = 3 3 = 9 r = 3 1+2+4 = 9 m = r, S n =0, staticky určitá kce r ext =4 > 3 m = 4 3 = 12 m = 3 r = 2 r = 2 r = 2 r = 1 m = 3 r = 1 r = 2 1+3 2+4 = 12 m = r 33

Rozdělení na prvky a zavedení reakcí M 1 = 7 knm F 1 = 10 kn E Ih E Iv E IIh E IIv II. F 2 = 5 kn I. E Iv E Ih E IIh F 3 = 3 kn E IIv A v A h III. D D C B I. e III. II. a b d c 34

Podmínky rovnováhy M 1 = 7 knm F 1 = 10 kn E Ih E Iv E IIh E IIv II. F 2 = 5 kn I. A h E Iv E Ih F 3 = 3 kn A D I: C v II: r r x : Ax + EIh = 0 K(1) B x : F2 EIIh D = 0 K(4) z : F1 + Av + EIv = 0 K(2) 4. z : C E IIv = 0 K(5) 2. ) ) e : M1 + 4Av + 5Ah = 0 K(3) e : 5D 4C = 0K(6) r III: x : EIh + EIIh + D + F3 = 0 K(7) 3. z : EIv + EIIv + B = 0 K(8) ) e : 2F3 + 5D = 0K(9) 1. 35 E IIv III. E IIh D

Podmínky rovnováhy M 1 = 7 knm F 1 = 10 kn F 2 = 5 kn 2 F 3 = 3 kn 3 A h 4 4 A v B C Vnější podmínky (kontrola) r x : A + F + F = 0 K(10) h 2 3 z : Av + B + C + F1 = 0 K(11) ) a : M 4F 5F 3F 4B 8C = 0 K(12) 1 1 2 3 36

Výsledek: F 1 = 10 kn M 1 = 7 knm 8 18.25 6.2 18.25 8 I. 6.2 F 3 = 3 kn 1.5 8 8.25 1.2 1.5 II. F 2 = 5 kn 1.2 1.5 19.75 19.75 (kn) Pozn. Na ref. desce lze reakce sečíst 1.8 37