Laisvai atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. Raskite vertikaliąją atramos reakciją RA.
L = 8 mP1 = 30 kN ties 3 mP2 = 25 kN ties 4 m
RA = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
Sudėtinė sija taške A įtvirtinta sienoje, turi vidinį šarnyrą C (3 m nuo A) ir remiasi į ritininę atramą D (6 m nuo A). Ją veikia sutelktoji jėga P, esanti 5,5 m atstumu nuo A. Raskite reakcijos momento sienoje didumą MA.
AC = 3 mAD = 6 mP = 80 kN ties 5,5 m
MA = kN·m
3.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
Sija remiasi į šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B, o už B tęsiasi 1,5 m ilgio konsolė iki laisvojo galo C. Ją veikia sutelktoji jėga P1 tarp atramų ir sutelktoji jėga P2 taške C. Raskite lenkimo momentą Mx po apkrova P1. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.
L = 7,5 mP1 = 20 kN ties 1,5 mP2 = 50 kN ties 7,5 matramos ties x = 0 ir x = 6 m
Mx = kN·m
4.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
Sija remiasi į šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B, o už B tęsiasi 2,5 m ilgio konsolė iki laisvojo galo C. Visą ilgį A–C veikia tolygiai išskirstyta apkrova w. Raskite lenkimo momentą MB ties atrama B. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.
L = 7,5 mw = 4 kN/m nuo 0 iki 7,5 matramos ties x = 0 ir x = 5 m
MB = kN·m
5.Santvara: mazgų metodasVidutinis
Mazgų metodu raskite jėgą FAB strype AB. Tempimą nurodykite teigiamu, gniuždymą – neigiamu.
tarpatramis = 5 maukštis = 4 mB yra 1 m nuo Avertikalioji apkrova = 15 kN
FAB = kN
6.Santvara: mazgų metodasSunkus
Mazgų metodu raskite jėgą FAB strype AB. Tempimą nurodykite teigiamu, gniuždymą – neigiamu.
tarpatramis = 6 maukštis = 4 mB yra 4 m nuo Avertikalioji apkrova = 20 kNhorizontalioji apkrova = 20 kN ←
FAB = kN
7.Sijos įlinkisVidutinis
L ilgio gembė įtvirtinta taške A ir apkrauta sutelktąja jėga P, esančia a = 0,5 m atstumu nuo A. Raskite įlinkį δP po apkrova.
P = 27 kNa = 0,5 mL = 2,5 mE = 11 GPa (konstrukcinė mediena)I = 84 × 10⁶ mm⁴
δP = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
Papildomai atremta gembė įtvirtinta taške A ir laisvai atremta taške B. Ją visu ilgiu veikia tolygiai išskirstyta apkrova w. EI pastovus. Raskite papildomos atramos reakciją RB.
L = 6 mw = 12 kN/m
RB = kN
9.Kolonų klupimasVidutinis
L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta abiejuose galuose. Pagal Oilerio formulę raskite jos kritinę klupimo jėgą Pcr.
L = 3 mE = 200 GPa (plienas)b × h = 50 × 100 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
Pilnavidurė apvali L ilgio kolona iš medžiagos (aliuminis) yra šarnyriškai atremta abiejuose galuose. Ji turi atlaikyti 135 kN su 3 atsargos koeficientu klupimui. Raskite mažiausią skersmenį d.
P = 135 kNn = 3L = 6 mE = 70 GPa (aliuminis)
d = mm
3Tirpalai
1.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: RA = 31,25 kN
Statinė pusiausvyra: rimties būsenos kūnui ΣFx = 0, ΣFy = 0 ir ΣM = 0 bet kurio taško atžvilgiu. Imant momentus vienos atramos atžvilgiu, tos atramos reakcija dingsta iš lygties.
Laisvojo kūno diagrama
Atramas pakeiskite reakcijos jėgomis. Ritininė atrama duoda vieną vertikaliąją reakciją; kai apkrovos tik vertikalios, šarnyrinė atrama taip pat duoda vieną vertikaliąją reakciją.
Pusiausvyra
Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę. Tada vertikaliųjų jėgų pusiausvyra.
ΣMA = 0: RB·8 = 30·3 + 25·4
RB = 190/8 = 23,75 kN
ΣFy = 0: RA = 55 − 23,75 = 31,25 kN
Atsakymas
RA = 31,25 kN
2.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: MA = 40 kN·m
Statinė pusiausvyra: rimties būsenos kūnui ΣFx = 0, ΣFy = 0 ir ΣM = 0 bet kurio taško atžvilgiu. Kiekvieną išskirstytąją apkrovą pakeiskite jos atstojamąja (diagramos plotu), veikiančia apkrovos diagramos svorio centre, ir imkite momentus atramos atžvilgiu, kad tos atramos reakcija dingtų iš lygties. Vidinis šarnyras negali perduoti lenkimo momento, todėl gaunama viena papildoma lygtis: bet kurios pusės jėgų momentas šarnyro atžvilgiu lygus nuliui.
Dalis CD
Šarnyre momento nėra, todėl vien dalies CD momentai taško C atžvilgiu turi būti pusiausviri.
ΣMC = 0: RD·3 = 80·2,5
RD = 66,67 kN
VC = 80 − 66,67 = 13,33 kN
Dalis AC
Šarnyro jėga VC dalį AC veikia žemyn (lygi ir priešinga jos poveikiui daliai CD).
RA = 13,33 = 13,33 kN
MA = 13,33·3 = 40 kN·m
Atsakymas
MA = 40 kN·m
3.Skersinė jėga ir lenkimo momentas
Atsakymas: Mx = 3,75 kN·m
Pjūvių metodas: perpjaukite siją ten, kur norite rasti vidines jėgas, ir palikite vieną pusę. Skersinė jėga V atsveria tos pusės vertikaliąsias jėgas, o lenkimo momentas M – jų momentus pjūvio atžvilgiu.
Atramų reakcijos
Visos sijos pusiausvyra. Konsolės apkrova taip pat sukuria momentą taško A atžvilgiu.
ΣMA = 0: RB·6 = 20·1,5 + 50·7,5
RB = 405/6 = 67,5 kN
ΣFy = 0: RA = 70 − 67,5 = 2,5 kN
Pjūvis po P1, paliekama kairioji dalis
Mx = RA·1,5 = 2,5·1,5 = 3,75 kN·m
Atsakymas
Mx = 3,75 kN·m
4.Skersinė jėga ir lenkimo momentas
Atsakymas: MB = −12,5 kN·m
Pjūvių metodas: perpjaukite siją ten, kur norite rasti vidines jėgas, ir palikite vieną pusę. Skersinė jėga V atsveria tos pusės vertikaliąsias jėgas, o lenkimo momentas M – jų momentus pjūvio atžvilgiu. Didžiausias momentas: kadangi dM/dx = V, lenkimo momentas didžiausias ten, kur skersinė jėga eina per nulį – sutelktosios jėgos vietoje arba išskirstytosios apkrovos ruože.
Atramų reakcijos
Visos sijos pusiausvyra, įskaitant konsolės apkrovą.
Išskirstytosios apkrovos atstojamoji: W = w·ℓ = 4·7,5 = 30 kN, veikianti taške x̄ = 3,75 m
ΣMA = 0: RB·5 = 4·7,5·3,75
RB = 112,5/5 = 22,5 kN
ΣFy = 0: RA = 30 − 22,5 = 7,5 kN
Pjūvis ties B, paliekama konsolė
Konsolės apkrova w·a veikia a/2 atstumu nuo B ir lenkia siją virš atramos neigiamai.
MB = −w·a²/2 = −4·2,5²/2 = −12,5 kN·m
Atsakymas
MB = −12,5 kN·m
5.Santvara: mazgų metodas
Atsakymas: FAB = −12,37 kN
Mazgų metodas: kiekvienas santvaros mazgas yra pusiausvyroje, todėl kiekviename mazge ΣFx = 0 ir ΣFy = 0. Pradėkite nuo mazgo, kuriame ne daugiau kaip dvi nežinomos strypų jėgos. Neigiamas rezultatas reiškia, kad strypas gniuždomas.
Atramų reakcijos
Visos santvaros pusiausvyra. Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę.
ΣMA = 0: Cy·5 = 15·1 → Cy = 3 kN
ΣFy = 0: Ay = 15 − 3 = 12 kN
Mazgas A
Tarkite, kad kiekvienas strypas tempiamas (traukia nuo mazgo). Tik AB turi vertikaliąją dedamąją mazge A.
sin α = 4/4,123 = 0,9701
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −12/0,9701 = −12,37 kN
Atsakymas
FAB = −12,37 kN (gniuždymas)
6.Santvara: mazgų metodas
Atsakymas: FAB = −28,28 kN
Mazgų metodas: kiekvienas santvaros mazgas yra pusiausvyroje, todėl kiekviename mazge ΣFx = 0 ir ΣFy = 0. Pradėkite nuo mazgo, kuriame ne daugiau kaip dvi nežinomos strypų jėgos. Neigiamas rezultatas reiškia, kad strypas gniuždomas.
Atramų reakcijos
Visos santvaros pusiausvyra. Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę.
ΣMA = 0: Cy·6 = 20·4 − 20·4 → Cy = 0 kN
ΣFy = 0: Ay = 20 − 0 = 20 kN
ΣFx = 0: Ax = 20 kN
Mazgas A
Tarkite, kad kiekvienas strypas tempiamas (traukia nuo mazgo). Tik AB turi vertikaliąją dedamąją mazge A.
sin α = 4/5,657 = 0,7071
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −20/0,7071 = −28,28 kN
Atsakymas
FAB = −28,28 kN (gniuždymas)
7.Sijos įlinkis
Atsakymas: δP = 1,218 mm
Sijų įlinkis: įlinkiai gaunami du kartus integruojant kreivį M/(EI). Tipiniai atvejai pateikti lentelėse, pavyzdžiui, PL³/(3EI) gembei su jėga gale ir 5wL⁴/(384EI) laisvai atremtai sijai su tolygia apkrova visame tarpatramyje. Atskirų apkrovų įlinkiai sumuojami (superpozicija).
Suderinti vienetai
Skaičiuokite N ir mm: P N, w N/mm (kN/m = N/mm), L mm, E N/mm² (GPa × 1000), I mm⁴.
P = 27000 N, a = 500 mm, L = 2500 mm
EI = 9,24 × 10¹¹ N·mm²
Įlinkis po apkrova
δP = Pa³/(3EI) = 27000·500³/(3·9,24 × 10¹¹) = 1,218 mm
Atsakymas
δP = 1,218 mm
8.Sijos įlinkis
Atsakymas: RB = 27 kN
Sijų įlinkis: įlinkiai gaunami du kartus integruojant kreivį M/(EI). Tipiniai atvejai pateikti lentelėse, pavyzdžiui, PL³/(3EI) gembei su jėga gale ir 5wL⁴/(384EI) laisvai atremtai sijai su tolygia apkrova visame tarpatramyje. Atskirų apkrovų įlinkiai sumuojami (superpozicija). Statiškai neišsprendžiamoje sijoje pašalinkite perteklinę atramą ir pareikalaukite, kad įlinkis toje vietoje būtų lygus nuliui (suderinamumas).
Pašalinkite papildomą atramą
Be papildomos atramos sija yra gembė. Jos laisvasis galas įlinktų nuo apkrovos.
δload = wL⁴/(8EI)
Suderinamumas ties papildoma atrama
Vien papildomos atramos jėga RB pakelia laisvąjį galą dydžiu RBL³/(3EI). Atrama išlaiko B nulinį įlinkį, todėl abu dydžiai turi vienas kitą panaikinti. EI susiprastina.
Oilerio klupimas: liauna kolona netenka pastovumo, kai Pcr = π²EI/(KL)², kur KL – skaičiuojamasis ilgis: K = 1 šarnyras–šarnyras, 2 įtvirtinimas–laisvas galas, 0,7 įtvirtinimas–šarnyras ir 0,5 įtvirtinimas–įtvirtinimas. Kolona klumpa ašies su mažiausiu I atžvilgiu. Formulė galioja liaunoms kolonoms, kurių kritinis įtempis mažesnis už takumo ribą.
Mažiausias inercijos momentas
Stačiakampis klumpa silpnosios ašies atžvilgiu, naudojant mažesnio matmens kubą.
Oilerio klupimas: liauna kolona netenka pastovumo, kai Pcr = π²EI/(KL)², kur KL – skaičiuojamasis ilgis: K = 1 šarnyras–šarnyras, 2 įtvirtinimas–laisvas galas, 0,7 įtvirtinimas–šarnyras ir 0,5 įtvirtinimas–įtvirtinimas. Kolona klumpa ašies su mažiausiu I atžvilgiu. Formulė galioja liaunoms kolonoms, kurių kritinis įtempis mažesnis už takumo ribą.
Reikiama kritinė jėga
Pcr = n·P = 3·135000 = 405000 N
KL = 1·6000 = 6000 mm
Išreiškite skersmenį
d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·405000·6000²/(π³·70000))^(1/4) = 144 mm
Atsakymas
d = 144 mm
Patikra: liaunis KL/r yra 166,7, todėl kolona liauna ir Oilerio formulė galioja.