K výsečovým souřadnicím

Podobné dokumenty
PRŮŘEZOVÉ CHARAKTERISTIKY

PŘEDMĚT KONSTRUKCE A DOPRAVNÍ STAVBY

Klopením rozumíme ztrátu stability při ohybu, při které dojde k vybočení prutu z roviny jeho prvotního ohybu (viz obr.). Obr.

Statika 1. Vnitřní síly na prutech. Miroslav Vokáč 11. dubna ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 1. M.

Osové a deviační momenty setrvačnosti ploch (opakování ze 4. cvičení) Momenty setrvačnosti k otočeným osám Kroucení kruhových a mezikruhových průřezů

Materiálové vlastnosti: Poissonův součinitel ν = 0,3. Nominální mez kluzu (ocel S350GD + Z275): Rozměry průřezu:

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

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

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.

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

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

Pružnost a pevnost. 2. přednáška, 10. října 2016

5. Statika poloha střediska sil

Momenty setrvačnosti a deviační momenty

III/2-1 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

4. Napjatost v bodě tělesa

PROBLÉMY STABILITY. 9. cvičení

Teorie prostého smyku se v technické praxi používá k výpočtu styků, jako jsou nýty, šrouby, svorníky, hřeby, svary apod.

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)

1. Úvod do pružnosti a pevnosti

Ve výrobě ocelových konstrukcí se uplatňují následující druhy svařování:

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb

Pružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14

Podmínky k získání zápočtu

OTÁZKY VSTUPNÍHO TESTU PP I LS 2010/2011

OHYB (Napjatost) M A M + qc a + b + c ) M A = 2M qc a + b + c )

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

PRUŽNOST A PEVNOST 2 V PŘÍKLADECH

KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB

Pružnost a pevnost (132PRPE) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady. Část 1 - Test

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

Pružnost a pevnost (132PRPE), paralelka J2/1 (ZS 2015/2016) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady.

Obecný Hookeův zákon a rovinná napjatost

2.5 Rovnováha rovinné soustavy sil

NAMÁHÁNÍ NA OHYB NAMÁHÁNÍ NA OHYB

Příklad č.1. BO002 Prvky kovových konstrukcí

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

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

Stěnové nosníky. Obr. 1 Stěnové nosníky - průběh σ x podle teorie lineární pružnosti.

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

Prizmatické prutové prvky zatížené objemovou změnou po výšce průřezu (teplota, vlhkost, smrštění )

písemky (3 příklady) Výsledná známka je stanovena zkoušejícím na základě celkového počtu bodů ze semestru, ze vstupního testu a z písemky.

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

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

Fyzika 2 - rámcové příklady Magnetické pole - síla na vodič, moment na smyčku

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

Prvky betonových konstrukcí BL01 6 přednáška. Dimenzování průřezů namáhaných posouvající silou prvky se smykovou výztuží, Podélný smyk,

1 Použité značky a symboly

K133 - BZKA Variantní návrh a posouzení betonového konstrukčního prvku

Obsah. 2 Moment síly Dvojice sil Rozklad sil 4. 6 Rovnováha 5. 7 Kinetická energie tuhého tělesa 6. 8 Jednoduché stroje 8

Hydromechanické procesy Hydrostatika

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

Cyklografie. Cyklický průmět bodu

Úvod do soustav sil. 1. Axiom o rovnováze sil F 1 F 2. tuhém tělese na stejném paprsku jsou v rovnováze. Axiomy statiky. Statika 1. M. Vokáč.

Statika 2. Smyk za ohybu a prostý smyk. Miroslav Vokáč 12. listopadu ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

b) Maximální velikost zrychlení automobilu, nemají-li kola prokluzovat, je a = f g. Automobil se bude rozjíždět po dobu t = v 0 fg = mfgv 0

graficky - užití Cremonova obrazce Zpracovala: Ing. Miroslava Tringelová

( r ) 2. Měření mechanické hysterezní smyčky a modulu pružnosti ve smyku

Stavební mechanika 2 (K132SM02)

Steinerova věta a průřezové moduly. Znění a použití Steinerovy věty. Určeno pro druhý ročník strojírenství M/01. Vytvořeno červen 2013

Mechanika tuhého tělesa

Experimentální zařízení pro vyšetření polohy středu smyku tenkostěnných profilů. Bc. Václav Hrdlička. Bc. Jiří Kocáb

Veličiny charakterizující geometrii ploch

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

Příklad 1 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1A ČÁST 6

Parametrické rovnice křivky

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí

Prvky betonových konstrukcí BL01 12 přednáška. Prvky namáhané kroutícím momentem Prvky z prostého betonu Řešení prvků při místním namáhání

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P03 MECHANIKA TUHÝCH TĚLES

2. kapitola. Co jsou to vnitřní síly, jakými způsoby se dají určit, to vše jsme se naučili v první kapitole.

TAH-TLAK. Autoři: F. Plánička, M. Zajíček, V. Adámek R A F=0 R A = F=1500N. (1) 0.59

při postupném zatěžování opět rozlišujeme tři stádia (viz ohyb): stádium I prvek není porušen ohybovými ani smykovými trhlinami řešení jako homogenní

Příklady k analytické geometrii kružnice a vzájemná poloha kružnice a přímky

1 Veličiny charakterizující geometrii ploch

1. Měření hodnoty Youngova modulu pružnosti ocelového drátu v tahu a kovové tyče v ohybu

Libor Kasl 1, Alois Materna 2

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

12. Prostý krut Definice

Předpjatý beton Přednáška 9. Obsah Prvky namáhané smykem a kroucením, analýza napjatosti, dimenzování.

TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ TEORETICKÝ ÚVOD. 9, m s.

16. Matematický popis napjatosti

Počty testových úloh

Normálová napětí v prutech namáhaných na ohyb

BO02 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

R β α. Obrázek 1: Zadání - profil složený ze třech elementárních obrazců: 1 - rovnoramenný pravoúhlý trojúhelník, 2 - čtverec, 3 - kruhová díra

PRUŽNOST A PLASTICITA I

Příklad č.1. BO002 Prvky kovových konstrukcí

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

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.

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

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ TĚŽIŠTĚ

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

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

1 Tuhé těleso a jeho pohyb

Přednáška 10. Kroucení prutů

VYZTUŽOVÁNÍ PORUCHOVÝCH OBLASTÍ ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE: NÁVRH VYZTUŽENÍ ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S VELKÝM OTVOREM

BO004 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ

SYLABUS 9. PŘEDNÁŠKY Z INŢENÝRSKÉ GEODÉZIE

Transkript:

3. cvičení K výsečovým souřadnicím Jak již bylo řečeno, výsečové souřadnice přiřazujeme bodům na střednici otevřeného průřezu, jejich soustava je dána pólem B a výsečovým počátkem M 0. Velikost výsečové souřadnice v bodě M je definována výrazem M ω = r ds, M0 kde r...absolutní vzdálenost pólu B od tečny ke střednici, ds...diferenciál délky střednice měřené od bodu M 0. Geometrický význam lze chápat jako dvojnásobek orientované plochy výseče omezené úsekem střednice M 0 M a dvojicí průvodičů BM 0 a BM (viz obr.), přičemž kladný smysl je takový, když výsečovou souřadnici čteme od počátečního průvodiče BM 0 proti smyslu chodu hodinových ručiček. Obr. Výsečová souřadnice Úlohu lze snadno diskretizovat pro průřez složený z přímých stěn, a to užitím výrazu ω = r i si, kde s i...délka střednice i-tého přímého úseku, r i...rameno konstantní pro všechny body střednice příslušného úseku. Je třeba si uvědomit, že pro součiny r i s i platí přijatá znaménková konvence, kterou dále rozebereme. 1

Dva jednoduché případy čtení výsečových souřadnic A) Máme část průřezu složenou ze přímých úseků (viz obr.), hledáme výsečovou souřadnici v bodě M podle vztahu ω = r i s i = ± r1 s1 ± r s. Obr. Čtení se shodným znaménkem Počátek čtení je v bodě M 0 v něm je výsečová souřadnice nulová. Nejprve čteme na úseku č. 1 na jeho konci (v bodě M 1 ) je výsečová souřadnice dána součinem r 1 s 1. Otočení počátečního průvodiče BM 0 do přechodového průvodiče BM 1 jde proti smyslu chodu hodinových ručiček, součin r 1 s 1 má tedy kladné znaménko. Pokračujeme čtením na úseku č. na jeho konci (v bodě M ) přičítáme součin r s k výsečové souřadnici bodu M 1. Otočení přechodového průvodiče BM 1 do koncového průvodiče BM jde proti smyslu chodu hodinových ručiček, součin r s má tedy opět kladné znaménko. V daném případě ω = r i s i = + r1 s1 + r s. Hodnoty výsečových souřadnic vynášíme podél střednice průřezu, viz obr. Lze snadno ověřit, že na přímých úsecích je jejich průběh lineární.

B) Máme jiný případ části průřezu složené rovněž ze přímých úseků (viz obr.), hledáme opět výsečovou souřadnici v bodě M podle vztahu ω = r i s i = ± r1 s1 ± r s. Obr. Čtení s měnícím se znaménkem Počátek čtení je nadále v bodě M 0. Čtení opět zahájíme na úseku č. 1 na jeho konci (v bodě M 1 ) je výsečová souřadnice dána součinem r 1 s 1. Otočení počátečního průvodiče BM 0 do přechodového průvodiče BM 1 jde proti smyslu chodu hodinových ručiček, součin r 1 s 1 má tedy (obdobně jako v předchozím případě) kladné znaménko. Pokračujeme opět čtením na úseku č. na jeho konci (v bodě M ) přičítáme součin r s k výsečové souřadnici bodu M 1. Otočení přechodového průvodiče BM 1 do koncového průvodiče BM jde tentokrát po smyslu chodu hodinových ručiček, součin r s má potom záporné znaménko. V daném případě ω = r i s i = + r1 s1 r s. Hodnoty výsečových souřadnic opět vyneseme podél střednice průřezu, viz obr. Příklad Zadání. Určete výsečové souřadnice nesymetrického průřezu vztažené k definovanému pólu a výsečovému počátku podle obr. 3

Řešení Průřez rozložíme na dílčí přímé úseky, jež dále očíslujeme; délky střednic s i, jakož i jejich ramena r i stanovíme podle kót v obr. Čtení výsečových souřadnic začíná ve výsečovém počátku M 0 v něm ω = 0. 4

Nejprve vyšetříme úseky č. 1 a. Čtení po obou úsecích provádíme po smyslu chodu hodinových ručiček, tedy v záporném smyslu přijaté konvence. Na konci úseku č. 1 ω = r 1 s 1 = 100 50 = 5000 mm, na konci úseku č. ω = 5000 r s = 5000 50 40 = 7000 mm. Dále vyšetříme úseky č. 3 a 4. Po úseku č. 3 čteme proti smyslu chodu hodinových ručiček (tedy v kladném smyslu), po úseku č. 4 je smysl čtení opačný, tj. čteme po smyslu chodu hodinových ručiček (tedy v záporném smyslu). Na konci úseku č. 3 ω = + r 3 s 3 = + 100 70 = + 7000 mm, na konci úseku č. 4 ω = + 7000 r 4 s 4 = + 7000 70 40 = + 400 mm. Nakonec vyšetříme úseky č. 5 a 6. Zřejmě vzdálenost pólu B od střednice úseku č. 5 je nulová, tedy ω = r 5 s 5 = 0 100 = 0. Rovněž vzdálenost pólu B od střednice úseku č. 6 je nulová, takže i na jeho konci ω = 0 + r 6 s 6 = 0 + 0 30 = 0. Hodnoty výsečových souřadnic vyneseme podél střednice průřezu, viz obr. 5

K výsečovým veličinám Příklad Zadání. Stanovte výsečové charakteristiky průřezu tvaru U z minulého cvičení. Z předchozího výpočtu přebíráme hodnoty průřezových veličin A =,40 10 3 mm, 7 mm 4 I =1,60 10, y 6 mm 4 I z =,50 10. Rovněž zachováme číslování dílčích částí, tj. č. 1 horní vodorovná stěna, č. svislá stěna, č. 3 dolní vodorovná stěna. Řešení Úlohu rozdělíme do několika po sobě jdoucích kroků 1) určíme polohu středu smyku C s, ) ověříme polohu hlavního nulového bodu M 0, 3) stanovíme výsečový moment setrvačnosti I ω. 1) Polohu středu smyku C s určíme pomocí výsečového deviačního momentu zavedeme tudíž pomocné výsečové souřadnice. Pól B 1 volíme na konci stěny č. 3, výsečový počátek M 0,1 volíme na počátku stěny č. 1, viz obr. 6

Hodnoty výsečových souřadnic stanovíme jednak v koncových bodech střednic dílčích částí: v počátku stěny č. 1 (tj. ve výsečovém počátku) ω = 0, na konci stěny č. 1 ω = + r1 s1 = 00 100 = 0 000 mm, na konci stěny č. ω = 0 000 + r s = 0 000 + 100 00 = 40 000 mm, na konci stěny č. 3 ω = 40 000 + r3 s3 = 40 000 + 0 100 = 40 000 mm, a dále ve středových bodech dílčích částí: uprostřed stěny č. 1 0 000 ω = = 10 000 mm, uprostřed stěny č. 0 000 + 40 000 ω = = 30 000 mm, uprostřed stěny č. 3 ω = 40 000 mm. 7

Vzhledem k symetrii úlohy zřejmě střed smyku leží na ose symetrie, takže hledáme jen jeho vodorovnou souřadnici Dω 1y ys = yb +, 1 I y kde y = 75 mm... y-ová souřadnice pólu B 1, B 1 7 mm 4 I y =1,60 10... moment setrvačnosti k ose y, Dω 1 y... výsečový deviační moment k ose y a k pólu B 1. Výsečový deviační moment stanovíme pomocí diskrétního vztahu ( ωb, i ωa, i )( zb, i za, i ) D ω y = Ai + ωc, i z 1 c, i, 1 kde A i... plocha i-té stěny, ω c,i, z c,i... výsečová a z-ová souřadnice středu i-té stěny, ω a,i, z a,i... výsečová a z-ová souřadnice (zvoleného) počátku střednice i-té stěny, ω b,i, z b,i... výsečová a z-ová souřadnice (zbývajícího) konce střednice i-té stěny. Tedy ( 0 000 0)( 100 + 100) D ω = 600 + 10 000 ( 100) + 1y 1 ( 40 000 0 000)( 100 + 100) + 100 + 30 000 0 + 1 ( 40 000 40 000)( 100 100) 5 + 600 + 40 000 100 = +,0 10 9 mm 1. 8

Souřadnice středu smyku 9,0 10 y s = 75 + = + 6,5 mm. 7 1,60 10 Poznámka Kladná hodnota značí vzdálenost od osy z vynášenou po smyslu osy y. ) Hlavní nulový bod zřejmě také leží na ose symetrie protože se jedná o bod na střednici průřezu, jeho poloha je dána průsečíkem střednice s osou symetrie. Polohu hlavního nulového bodu ověříme, a to pomocí výsečového statického momentu zavedeme tudíž hlavní výsečové souřadnice, viz obr. Hodnoty hlavních výsečových souřadnic stanovíme jednak v koncových bodech střednic dílčích částí: v počátku stěny č. ω = + r sa = 37,5 100 = 3750 mm, v počátku stěny č. 1 ω = 3750 r1 s1 = 3750 100 100 = 650 mm, na konci stěny č. ω = r sb = 37,5 100 = 3750 mm, na konci stěny č. 3 ω = 3750 + r3 s3 = 3750 + 100 100 = 650 mm, 9

a dále ve středových bodech dílčích částí: uprostřed stěny č. 1 3750 650 ω = = 150 mm, uprostřed stěny č. (tj. v hlavním nulovém bodě) ω = 0, uprostřed stěny č. 3 3750 + 650 ω = = + 150 mm. Výsečový statický moment stanovíme pomocí diskrétního vztahu S ω = A i ωc, i, kde A i...plocha i-té stěny, ω c,i...výsečová souřadnice středu i-té stěny. Tedy S 600 150 + 100 0 + 600 150 =. = ω ( ) 0 3) Výsečový moment setrvačnosti stanovíme pomocí diskrétního vztahu ( ω ) b, i ωa, i Iω = A i + ωc, i, 1 kde A i... plocha i-té stěny, ω a,i, ω b,i, ω c,i... výsečové souřadnice počátku, konce a středu střednice i-té stěny. Tedy ( 3750 + 650) ( ) ( 3750 3750) I ω = 600 + 150 + 100 + 0 + 1 1 ( 650 + 3750) 10 6 + 600 + 150 = 1,75 10 mm. 1 Doplňující poznámka K vyčíslení výsečových veličin lze použít rovněž vztahy představující aplikaci Vereščaginova pravidla pro násobení lineárních obrazců (tj. určitý integrál součinu dvou funkcí, z nichž alespoň jedna je lineární, je dán součinem plochy jednoho z obrazců (je-li jeden nelineární, pak tohoto) a pořadnice druhého obrazce v místě, kde má předešlý své těžiště). Tedy t i A S ω = ω, i, D ω y = ti Aω, i zcω, i, D ω z = ti Aω, i ycω, i, I ω = t i Aω, i ω cω, i, 10

kde t i... tloušťka stěny v i-tém dílčím úseku průřezu, A ω,i... plocha obrazce výsečové souřadnice v i-tém úseku, z cω,i, y cω,i... souřadnice průmětu těžiště výsečové plochy A ω,i do střednice průřezu v i-tém úseku, ω cω,i... výsečová souřadnice v místě těžiště výsečové plochy A ω,i i-tého úseku. Odpověď na častou otázku K čemu je to dobré? Statické veličiny průřezu Plochu A používáme v technické teorii prutů tažených (tlačených). Slouží jednak ke stanovení trakční tuhosti EA (kde E je Youngův modul), a dále k určení velikosti normálových napětí v průřezu σ N x = A, kde N je normálová síla. Momenty setrvačnosti I y, I z používáme v technické teorii prutů ohýbaných. Slouží jednak ke stanovení ohybové tuhosti EI, a dále k určení průběhu normálových napětí po průřezu M y M z σ x = z, resp. σ x = y, I y I z kde M y, M z... ohybový moment k ose y, resp. z, z, y... z-ová, resp. y-ová souřadnice vyšetřovaného bodu průřezu. Výsečový moment setrvačnosti I ω používáme v technické teorii prutů kroucených. Slouží jednak ke stanovení výsečové tuhosti EI ω, a dále k určení průběhu normálových napětí po průřezu B σ = ω I x, ω kde B...bimoment, ω...výsečová souřadnice vyšetřovaného bodu na střednici průřezu. Hlavní vztažná soustava K těžišti C g vztahujeme působiště vnějších sil na prutu taženém (tlačeném). Nemá-li nastat (přídavné) namáhání ohybem, musí výslednice vnějších sil procházet právě těžištěm. 11

K hlavním setrvačným osám y, z vztahujeme paprsek vnějších sil na prutu ohýbaném. Má-li nastat pouze rovinný ohyb (tj. nemá-li dojít k prostorovému ohybu), musí být výslednice vnějších sil rovnoběžná s některou z hlavních os setrvačnosti. Ke středu smyku C s vztahujeme působiště vnějších sil na prutu ohýbaném. Nemáli nastat (přídavné) namáhání kroucením, musí výslednice vnějších sil procházet právě středem smyku. K hlavnímu nulovému bodu M 0 vztahujeme působiště vnějších sil na prutu taženém (tlačeném). Nemá-li nastat (přídavné) namáhání kroucením, musí vnější síly procházet právě hlavním nulovým bodem. 1