Kinematická metoda výpočtu reakcí staticky určitých soustav

Podobné dokumenty
Princip virtuálních prací (PVP)

Složené soustavy v rovině, stupně volnosti

Platnost Bernoulli Navierovy hypotézy

Platnost Bernoulli Navierovy hypotézy

Jednoosá tahová zkouška betonářské oceli

Redukční věta princip

Vybrané metody řešení soustavy rovnic. Podmínky rovnováhy či ekvivalence vedou často na soustavu rovnic, např.

Princip virtuálních posunutí (obecný princip rovnováhy)

Integrální definice vnitřních sil na prutu

Přednáška 08. Obecná trojosá napjatost. Napětí statické rovnice Deformace geometrické rovnice Zobecněný Hookeův zákon Příklad zemní tlak v klidu

Princip virtuálních posunutí (obecný princip rovnováhy)

Stupně volnosti a vazby hmotných objektů

Přednáška 10. Kroucení prutů

SMA2 Přednáška 08. Symetrické konstrukce Symetrické a anti(sy)metrické zatížení Silová metoda a symetrie Deformační metoda a symetrie Příklady

Jednoosá tahová zkouška betonářské oceli

SMA2 Přednáška 08. Symetrické konstrukce Symetrické a anti(sy)metrické zatížení Silová metoda a symetrie Deformační metoda a symetrie Příklady

Přednáška 10. Kroucení prutů

SMA2 Přednáška 09 Desky

Přednáška 08. Obecná trojosá napjatost

Přednáška 10. Kroucení prutů

Organizace výuky. Přednášející: Doc. Ing. Vít Šmilauer, Ph.D., B312 Konzultační hodiny St (po domluvě i jindy)

Vícerozměrné úlohy pružnosti

Přednáška 09. Smyk za ohybu

Organizace výuky. Přednášející: Doc. Ing. Vít Šmilauer, Ph.D., B312 Konzultační hodiny St (po domluvě i jindy)

Rekapitulace princip virtuálních sil pro tah/tlak

Rovnoměrně ohýbaný prut

Název materiálu: Hydrostatická tlaková síla a hydrostatický tlak

Stavební mechanika 1 - K132SM1 Structural mechanics

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

Vícerozměrné úlohy pružnosti

Přednáška 05. Vybočení ideálně přímého prutu Vybočení prutu s počáteční deformací Okrajové podmínky a staticky neurčité případy Příklady

Přibližné řešení úloh mechaniky

Lokalizace QGIS, GRASS

Přednáška 01 PRPE + PPA Organizace výuky

Téma 3 Úvod ke staticky neurčitým prutovým konstrukcím

Úlohy rovnováhy staticky určitých konstrukcí

4.6 Složené soustavy

Přednáška 01 Úvod + Jednoosá napjatost

PostGIS Topology. Topologická správa vektorových dat v geodatabázi PostGIS. Martin Landa

Rastrová reprezentace geoprvků model polí Porovnání rastrové a vektorové reprezentace geoprvků Digitální model terénu GIS 1 153GS01 / 153GIS1

4.6.3 Příhradové konstrukce

Obecná soustava sil a momentů v prostoru

Příhradové konstrukce

Zjednodušená deformační metoda (2):

FAKULTA STAVEBNÍ. Stavební statika. Telefon: WWW:

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí

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

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

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

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

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

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

PostGIS Raster. Správa rastrových dat v geodatabázi PostGIS. Martin Landa. 155UZPD Úvod do zpracování prostorových dat, zimní semestr

trojkloubový nosník bez táhla a s

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

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Kapitola 2. o a paprsek sil lze ztotožnit s osou x (obr.2.1). sil a velikost rovnou algebraickému součtu sil podle vztahu R = F i, (2.

Pohybové možnosti volných hmotných objektů v rovině

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

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

Statika soustavy těles.

Téma 8 Příčně zatížený rám a rošt

14. přednáška. Přímka

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

Petr Kabele

GIS 1 155GIS1. Martin Landa Lena Halounová. Katedra geomatiky ČVUT v Praze, Fakulta stavební

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

Pohybové možnosti volných hmotných objektů v rovině

3.4.2 Rovnováha Rovnováha u centrální rovinné silové soustavy nastává v případě, že výsledná síla nahrazující soustavu je rovna nule. Tedy. Obr.17.

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

Matematika I, část I Vzájemná poloha lineárních útvarů v E 3

Tutorial Pohyblivá zatížení

Stavební mechanika 2 (K132SM02)

DNSSEC. Adam Tkac, Red Hat, Inc. 23. dubna 2009

Podmínky k získání zápočtu

Rovinný svazek sil. Lze odvodit z obecného prostorového svazku sil vyloučením jedné dimenze. =F i. =F ix. F 2x. e 2. = F 1x. F ix. n Fi sin i.

STATIKA STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ I

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

Statika tuhého tělesa Statika soustav těles. Petr Šidlof

1. Řešená konstrukce Statické řešení Výpočet průhybové čáry Dynamika Vlastní netlumené kmitání...

Lineární funkcí se nazývá každá funkce, která je daná rovnicí y = ax + b, kde a, b jsou reálná čísla.

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

Betonové konstrukce (S) Přednáška 3

1/7. Úkol č. 9 - Pružnost a pevnost A, zimní semestr 2011/2012

Napětí v ohybu: Výpočet rozměrů nosníků zatížených spojitým zatížením.

Statika tuhého tělesa Statika soustav těles

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.

Veronika Drobná VB1STI02 Ing. Michalcová Vladimíra, Ph.D.

Analytická geometrie. přímka vzájemná poloha přímek rovina vzájemná poloha rovin. Název: XI 3 21:42 (1 z 37)

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

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK V ROVINĚ

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK

Lineární funkce, rovnice a nerovnice

Výpočet přetvoření a dimenzování pilotové skupiny

PŘÍHRADOVÉ KONSTRUKCE PŘÍHRADOVÉ KONSTRUKCE PRUTOVÉ SOUSTAVY

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)

Sedmé cvičení bude vysvětlovat tuto problematiku:

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

Téma 12, modely podloží

Transkript:

Kinematická metoda výpočtu reakcí staticky určitých soustav 1) Uvolnění jednoho stupně volnosti odpovídající reakci, kterou chceme určit (vytvoření kinematického mechanismu o jednom stupni volnosti). Zavedení neznámé reakce. 2) Zavedeme virtuální přemístění v závislosti na jediném virtuálním parametru (posun, natočení). Přitom nesmíme porušit kinematické vazby. 3) Vyjádříme virtuální práci sil a momentů, včetně neznámé reakce. 4) Z podmínky nulové virtuální práce určíme neznámou velikost reakce. Copyright (c) 2007-2008 Vít Šmilauer Czech Technical University in Prague, Faculty of Civil Engineering, Department of Mechanics, Czech Republic Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2 or any later version published by the Free Software Foundation; with no Invariant Sections, no Front- Cover Texts, and no Back-Cover Texts. A copy of the license is included in the section entitled "GNU Free Documentation License" found at http://www.gnu.org/licenses/ F F B W = F w 1 B w 2 = F x 1 B L = F x 1 B L =0 W =0 F x 1 B L=0 B=F x 1 L x 1 L w 1 =x 1 w 1 w 2 w 2 =L 1

Ad 1) Uvolnění vazeb a zavedení reakcí Vnější vazby v rovině R R x R z M r R x R z 2

Ad 1) Uvolnění vazeb a zavedení reakcí Vnitřní vazby v rovině R R z R x R x R z R x M r R x R z R z 3

Ad 2) Popis kinematicky přípustného virtuálního přemístění z Středy otáčení desek x u z,o O u x,o O O' Pro dané virtuální přemístění závisí virtuální posuny u x,o, u z,o a natočení na volbě bodu O z k uz,k x k k u x,k Pro bod O k u x,k = u z,k =0 k' O k Pro každou desku lze však nalézt absolutní střed otáčení desky O k, pro který lze veškeré virtuální přemístění popsat pouze rotací okolo O k u x,k = u x,0 z k =0 u z, k = u z,0 x k =0 z Ok = u x, 0 x Ok = u z, 0 4

Poloha středu otáčení O k závisí na vnitřních a vnějších vazbách desky O k O k u x O k Vnitřní i vnější kloub O k leží na průsečíku kolmic k vodícím přímkám vazeb u x O k leží v nekonečnu 5

Vzájemný střed otáčení dvou desek bod, kolem kterého se desky vzájemně otáčejí I II 2 2 I II První třípólová věta : Středy otáčení desky I ( ) a desky II ( ) leží na jedné přímce s vzájemným středem 2 I r r 12 1 2 II u 12 = 1 r 1 u 12 = 2 r 2 2 = r 1 r 2 1 1 u 12 6

Druhá třípólová věta : Tři vzájemné středy otáčení tří desek leží na jedné přímce I II 2 3 O 3 III 3 7

Příklady možných poloh středů otáčení desek a) 2 leží mezi a I r r 12 1 2 II u 12 = 1 r 1 u 12 = 2 r 2 2 = r 1 r 2 1 1 u 12 b) 2 leží vně a u 12 = 1 r 1 u 12 = 2 r 2 2 = r 1 r 2 1 I II u 12 1 2 r 1 r 2 2 8

c) 2 leží v nevlastním bodě 2 I II 2 = 1 1 d) = 2, deska II je nepohyblivá, bod lze volit libovolně na desce II =2 1 I II O2 9

e) další příklady složených soustav a středů otáčení 2 I II I 2 II s = 2x3 o 5 o = +1 o s = 2x3 o 5 o = +1 o 10

Ad 3) Výpočet virtuální práce x F i F i u i = u ix ; u iy u ix =r kiz z A i u i A i '' u iz = r kix r kiz Virtuální práce W = F i u i =F ix r kiz F iz r kix W =M ki u z = u x =0 M ki O k Síla F i způsobuje moment M ki k bodu O k r kix 11

F 2 F 2 Virtuální práci soustavy sil F i lze vypočítat superpozicí jako virtuální práci momentů M ki od sil F i ke středu otáčení desky O k F 1 F 1 A 1 u 1 A 1 '' W = i M ki = i M ki M ki O k 12

10 kn Vyřešte reakce v kloubu a kinematickou metodou 5 kn 10 kn 2 5 kn 4 m I II Uvolnění svislé vazby 1 = 2 2 a b = 3 m 2 m 1 A z 1 4 m 1 r 1 =5 m Uvolnění vodorovné vazby 5 kn W = 6A z 4 10 1 1 5 2 = 6 A z 4 10 1 5 2 =0 A z =5.833 kn 2 10 kn A x 1 = 2 u 12 r2 =5 m 2 W = 8 A x 4 10 1 1 5 2 = 8 A x 4 10 1 5 2 =0 A x = 4.375 kn 13

Určete velikosti reakcí B x a B z kinematickou metodou 10 kn 4 kn u x 1 a B x x 1 2 m 2 m B z z Dvě nezávislá virtuální přemístění u x a W = 4 B x u x 1 4 2 10 4 B z =0 Podmínka nulové virtuální práce se rozpadne na dvě nezávislé rovnice 4 B x =0, B x = 4 kn a 1 4 2 10 4 B z =0, B z = 6 kn 14

Určete všechny reakce kinematickou metodou 3 m 2 A B 10 kn 5 kn Výpočet reakce C W = 3 10 2 C cos 45 o 1 =0 C= 21,213 kn u z u x 3 m 2 45 o C Výpočet reakce A W = 2 A 3 10 2 5 2 =0 A=10 kn Kontrola W = A 5 C cos 45 o u x =0, OK W = B 10 Csin 45 o u z =0, OK Výpočet reakce B W = 2 B 1 10 3 =0 B= 5 kn O 3 15

Určete moment ve vetknutí Gerberova nosníku pomocí PVp 6 kn/m' 10 kn a b c 5 kn d e 8 knm 4 m 2 m 2 m 2 m 2 m 4 m 2 m 2 3 O 3 M a w 12 = 4 Volba nezávislého natočení 2 4 12 kn 24 kn 10 w 23 = 12 6 6 3 3 3 12 kn W = M a 4 10 10 12 6 24 3 12 3 8 =0, M a = 292 knm Pozn. Virtuální práci od osamělých sil lze počítat buď jako součin síly a virtuálního posunu či jako součin momentu od síly a virtuálního natočení 16

Určete reakci v podpoře c pomocí PVp 6 kn/m' 10 kn a b c d e 4 m 2 m 2 m 2 m 2 m 4 m 2 m 8 knm 5 kn 3 O 3 R c 2 4 12 kn 24 kn 7 w 23 = 8 2 2 12 kn 2 4 Volba nezávislého natočení W = 2 R c 4 10 7 12 4 24 2 12 2 8 =0, R c =106 kn Pozn. Místo virtuálního natočení v kloubu b lze zvolit virtuální posun pod reakcí R c. Konzola je nesoucí část, zatížení na konzole tedy nemá vliv na reakci R c. 17

Určete svislé síly v kloubu b a moment nad podporou c pomocí PVp 6 kn/m' 10 kn a b c 5 kn d e 8 knm 4 m 2 m 2 m 2 m 2 m 4 m 2 m w 10 kn 12 kn 24 kn B z B z 2 0,75 w 0,75 w 12 kn W = 1 B z 1 10 2,5 12 1,5 24 0,75 12 0,75 8 w=0, B z =73 kn a M b 2,5 w 1,5 w w 12 kn 10 kn 5 2 O12 3 w 24 kn 6 3 12 kn 1,5 1,5 W = 1 M b 2 10 5 12 3 24 1,5 12 1,5 8 =0, M b = 146 kn 8 knm 8 knm 18

2 m 2 m Určete reakce R ax a R az pomocí PVp 4 knm 8 kn II. I. R ax 2 m r 1 =2 5 m 2 r 2 =2 5 m 2 5 R ax R az 4 m 4 m 2 4 5 r 2 =2 5 m Volba nezávislého natočení r 1 =4 5 m W =M O1 M O2 = 4 6 R ax 2 8 =0 R ax = 2 kn Pozn. v klasickém výpočtu reakcí je nutné řešit soustavu dvou rovnic R az W =M O1 M O2 2= 12 R az 4 2 2 8 =0 R az =3 kn 19

Určete sílu v táhle pomocí PVp 10 knm 2 m 2 m 2 m I táhlo 4 m II 8 kn 2 S S Volba nezávislého natočení u=4 u Virtuální přemístění na desce II vyjádříme kvůli nevlastnímu absolutnímu středu otáčení pomocí posunu u W =M O1 F x u= 2 S 10 8 S u=0 W =[ 2 4 S 10 4 8]=0 2S 42=0, S=21 kn 4 20

Otázky Lze na každé uvolněné tuhé desce vždy nalézt absolutní střed otáčení při libovolně zadaných virtuálních posunech a natočení? Kde je vzájemný střed otáčení dvou desek? Jak se pohlíží na kyvný prut, který spojuje dvě tuhé desky? Kdy je vzájemný střed otáčení třech desek v nekonečnu? Kolik vazeb můžeme nanejvýše uvolnit ve vetknutí prutu? Lze poznat z kinematického mechanismu, které síly přispívají k určité reakci na Gerberově nosníku? Kolik lineárně nezávislých podmínek z PVp lze sestavit na staticky určité soustavě tvořené ze třech tuhých desek? Konají reakce ve vazbách virtuální práci? 21

Přednášky z předmětu SM1, Stavební fakulta ČVUT v Praze Autor Vít Šmilauer Náměty, připomínky, úpravy, vylepšení zasílejte prosím na vit.smilauer@fsv.cvut.cz Created 12/2007 in OpenOffice 2.3, ubuntu linux 6.06 Last update Feb 21, 2011 22