V tomto p??pad? paprsek pracuje na ohybu. Rovn? ohyb ploch? p???n? ohyb. Moment setrva?nosti obd?ln?kov?ho pr??ezu
Ohyb je druh deformace, p?i kter?m je ohnuta pod?ln? osa nosn?ku. P??m? nosn?ky pracuj?c? na ohybu se naz?vaj? nosn?ky. P??m? ohyb je ohyb, ve kter?m vn?j?? s?ly p?sob?c? na nosn?k le?? ve stejn? rovin? (silov? rovin?) proch?zej?c? pod?lnou osou nosn?ku a hlavn? st?edovou osou setrva?nosti p???n?ho ?ezu.
Ohyb se naz?v? ?ist?, pokud v libovoln?m pr??ezu nosn?ku vznikne pouze jeden ohybov? moment.
Ohyb, p?i kter?m v pr??ezu nosn?ku p?sob? sou?asn? ohybov? moment a p???n? s?la, se naz?v? p???n?. Pr?se??k roviny s?ly a roviny pr??ezu se naz?v? silo??ra.
Vnit?n? silov? faktory p?i ohybu nosn?ku.
P?i ploch?m p???n?m ohybu v ?ezech nosn?ku vznikaj? dva vnit?n? silov? sou?initele: p???n? s?la Q a ohybov? moment M. K jejich ur?en? se pou??v? ?ezov? metoda (viz p?edn??ka 1). P???n? s?la Q v pr??ezu nosn?ku je rovna algebraick?mu sou?tu pr?m?t? do roviny ?ezu v?ech vn?j??ch sil p?sob?c?ch na jednu stranu uva?ovan?ho pr??ezu.
Znam?nkov? pravidlo pro smykov? s?ly Q:
Ohybov? moment M v pr??ezu nosn?ku je roven algebraick?mu sou?tu moment? kolem t??i?t? tohoto pr??ezu v?ech vn?j??ch sil p?sob?c?ch na jednu stranu uva?ovan?ho pr??ezu.
Znam?nkov? pravidlo pro ohybov? momenty M:
Zhuravsk?ho diferenci?ln? z?vislosti.
Mezi intenzitou q rozlo?en?ho zat??en?, v?razy pro p???nou s?lu Q a ohybov? moment M jsou stanoveny diferenci?ln? z?vislosti:
Na z?klad? t?chto z?vislost? lze rozli?it n?sleduj?c? obecn? vzorce diagram? p???n?ch sil Q a ohybov?ch moment? M:
Zvl??tnosti diagram? sou?initel? vnit?n? s?ly v ohybu.
1. Na ?ezu nosn?ku, kde nen? ??dn? rozlo?en? zat??en?, se zobraz? graf Q p??mka , rovnob??n? se z?kladnou diagramu a diagram M je naklon?n? p??mka (obr. a).
2. V ?seku, kde p?sob? koncentrovan? s?la, by na Q diagramu m?lo b?t skok , rovnaj?c? se hodnot? t?to s?ly a na diagramu M - bod zlomu (obr. a).
3. V ?seku, kde je aplikov?n koncentrovan? moment, se hodnota Q nem?n? a diagram M ano skok , rovnaj?c? se hodnot? tohoto momentu, (obr. 26, b).
4. V ?seku nosn?ku s rozlo?en?m zat??en?m o intenzit? q se diagram Q m?n? podle line?rn?ho z?kona a diagram M - podle parabolick?ho a konvexnost paraboly sm??uje ke sm?ru rozlo?en?ho zat??en? (obr. c, d).
5. Pokud v charakteristick?m ?seku diagramu Q prot?n? z?kladnu diagramu, pak v ?seku kde Q = 0 m? ohybov? moment extr?mn? hodnotu M max nebo M min (obr. d).
Norm?ln? ohybov? nap?t?.
Ur?eno podle vzorce:
Moment odolnosti pr??ezu proti ohybu je hodnota:
Nebezpe?n? ?sek p?i ohybu se naz?v? pr??ez nosn?ku, ve kter?m doch?z? k maxim?ln?mu norm?lov?mu nap?t?.
Tangenci?ln? nap?t? v p??m?m ohybu.
Ur?eno podle Zhuravsk?ho formule pro smykov? nap?t? p?i p??m?m ohybu nosn?ku:
kde Sots - statick? moment p???n? oblasti od??znut? vrstvy pod?ln?ch vl?ken vzhledem k neutr?ln? ???e.
V?po?ty pevnosti v ohybu.
1. V ov??ovac? v?po?et ur?? se maxim?ln? n?vrhov? nap?t?, kter? se porovn? s dovolen?m nap?t?m:
2. V n?vrhov? v?po?et v?b?r sekce nosn?ku se prov?d? z podm?nky:
3. P?i stanoven? dovolen?ho zat??en? se p??pustn? ohybov? moment ur?? z podm?nky:
Oh?bac? pohyby.
P?soben?m ohybov?ho zat??en? se osa nosn?ku ohne. V tomto p??pad? doch?z? k protahov?n? vl?ken na konvexn? a stla?en? - na konk?vn?ch ??stech nosn?ku. Nav?c doch?z? k vertik?ln?mu pohybu t??i?? p???n?ch ?ez? a jejich rotaci v??i neutr?ln? ose. Pro charakterizaci deformace p?i oh?b?n? se pou??vaj? n?sleduj?c? pojmy:
Pr?hyb paprsku Y- posunut? t??i?t? pr??ezu nosn?ku ve sm?ru kolm?m na jeho osu.
V?chylka je pova?ov?na za kladnou, pokud se t??i?t? pohybuje nahoru. Velikost vych?len? se m?n? po d?lce nosn?ku, tzn. y=y(z)
?hel nato?en? ?ezu- ?hel th, o kter? je ka?d? sekce oto?ena vzhledem ke sv? p?vodn? poloze. ?hel oto?en? je pova?ov?n za kladn?, kdy? se sekce ot??? proti sm?ru hodinov?ch ru?i?ek. Hodnota ?hlu nato?en? se m?n? pod?l d?lky paprsku a je funkc? th = th (z).
Nejb??n?j??m zp?sobem ur?en? posun? je metoda mora a Vere??aginovo pravidlo.
Mohrova metoda.
Postup stanoven? posuv? podle Mohrovy metody:
1. „Pomocn? syst?m“ je postaven a zat??en jedin?m zat??en?m v m?st?, kde m? b?t ur?en posun. Je-li ur?eno line?rn? posunut?, pak v jeho sm?ru p?sob? jednotkov? s?la, p?i ur?ov?n? ?hlov?ch posun? se aplikuje jednotkov? moment.
2. Pro ka?d? ?sek soustavy jsou zaznamen?ny vyj?d?en? ohybov?ch moment? M f od p?sob?c?ho zat??en? a M 1 - od jedin?ho zat??en?.
3. Mohrovy integr?ly se vypo??taj? a se?tou p?es v?echny ??sti syst?mu, co? vede k po?adovan?mu posunut?:
4. Pokud m? vypo??tan? posunut? kladn? znam?nko, znamen? to, ?e jeho sm?r se shoduje se sm?rem jednotkov? s?ly. Z?porn? znam?nko znamen?, ?e skute?n? posun je opa?n? ne? sm?r jednotkov? s?ly.
Vere??aginovo pravidlo.
V p??pad?, ?e diagram ohybov?ch moment? z dan?ho zat??en? m? libovoln? a z jedin?ho zat??en? - p??mo?ar? obrys, je vhodn? pou??t graficko-analytickou metodu nebo Vereshchaginovo pravidlo.
kde A f je plocha diagramu ohybov?ho momentu M f od dan?ho zat??en?; y c je po?adnice diagramu od jednoho zat??en? pod t??i?t?m diagramu M f ; EI x - pr??ezov? tuhost pr??ezu nosn?ku. V?po?ty podle tohoto vzorce se prov?d?j? v ?ezech, na ka?d?m z nich mus? b?t p??mkov? diagram bez lom?. Hodnota (A f *y c) se pova?uje za kladnou, pokud jsou oba diagramy um?st?ny na stejn? stran? paprsku, za z?pornou, pokud jsou um?st?ny na opa?n?ch stran?ch. Kladn? v?sledek n?soben? diagram? znamen?, ?e sm?r pohybu se shoduje se sm?rem jednotkov? s?ly (nebo momentu). Komplexn? diagram M f je nutn? rozd?lit na jednoduch? obrazce (pou??v? se tzv. „epure vrstven?“), pro ka?d? z nich lze snadno ur?it po?adnici t??i?t?. V tomto p??pad? se plocha ka?d?ho obr?zku vyn?sob? po?adnic? pod jeho t??i?t?m.
?kol 1
V ur?it?m ?seku nosn?ku obd?ln?kov?ho pr??ezu 20 x 30 cm M= 28 kNm, Q= 19 kN.
Po?adovan?:
a) ur?ete norm?lov? a smykov? nap?t? v dan?m bod? NA, odd?len? od neutr?ln? osy ve vzd?lenosti 11 cm,
b) zkontrolujte pevnost d?ev?n?ho tr?mu, pokud [s]=10 MPa, [t]=3 MPa.
?e?en?
a) Ur?it s ( Na) , t ( Na) a maxs, maxt budete pot?ebovat zn?t hodnoty axi?ln?ho momentu setrva?nosti cel?ho ?seku I N.O., axi?ln? moment odporu W N.O., statick? moment ?ezn? ??sti a statick? moment polovi?n?ho ?ezu Smax:
b) Test pevnosti:
— podle pevnostn?ch podm?nek norm?ln?ch nap?t?:
— podle podm?nky pevnosti ve smyku:
?kol 2
V n?kter? ??sti paprsku M= 10 kNm, Q= 40 kN. Pr??ez je troj?heln?kov?. Najd?te norm?lov? a smykov? nap?t? v bod? vzd?len?m 15 cm od neutr?ln? osy.
kde
Pak
?kol 3
Vyberte si pr??ez d?ev?n?ho tr?mu ve dvou verz?ch: kulat? a obd?ln?kov? (s h/b=2) pokud [s]=10 MPa, [t]=3 MPa, a porovnejte je podle spot?eby materi?lu.
ALE a V a napi?te rovnice statiky:
(1) ?M(V) = F·osm - M– ALE 6 + ( q 6) 3 = 0,
(2) ?M(ALE) = F 2 - M+ V 6 - ( q 6) 3 = 0,
Iplot
?M(Z) = M(z 1) +F· z 1 =0,
MM(z 1) = -F· z 1 = -30 z 1 —
- rovnice rovn?.
V z 1 = 0: M = 0,
z 1 = 2: M =- 60 kNm.
?v= — F — Q(z 1) = 0,
Q(z 1) = — F= -30 kN je konstantn? funkce.
II odd?l
kde
- rovnice paraboly.
V z 2 =0: M= 0,
z 2 = 3 m: M\u003d 30 3 - 5 3 2 \u003d 90 - 45 \u003d 45 kNm,
z 2 = 6 m: M\u003d 30 6 - 5 6 2 \u003d 180 - 180 \u003d 0.
?v= Q(z 2) — q· z 2 + B= 0,
Q(z 2) = q· z 2 — B= 10 z 2 - 30 - rovnice rovn?,
v z 2 = 0: Q= -30,
z 2 = 6 m: Q= 106 - 30 = 30.
Stanoven? analytick?ho maxim?ln?ho ohybov?ho momentu druh?ho ?seku:
ze stavu, kter? zjist?me:
A pak
V?imn?te si, ?e skok v ep. M um?st?n? tam, kde se uplat?uje koncentrovan? moment M= 60 kNm a rovn? se tomuto momentu a skoku v ep. Q- pod soust?ed?nou silou ALE= 60 kN.
V?b?r pr??ezu nosn?k? se prov?d? z podm?nky pevnosti pro norm?lov? nap?t?, kde by m?la b?t dosazena nejv?t?? absolutn? hodnota ohybov?ho momentu z diagramu. M.
V tomto p??pad? je maxim?ln? moment modulo M = 60kNm
kde: :
A) kruhov? ?ez d=?
b) obd?ln?kov? ??st s h/b = 2:
pak
Rozm?ry pr??ezu ur?en? z norm?ln? podm?nky pevnosti ve smyku mus? tak? spl?ovat podm?nku pevnosti ve smyku:
Pro jednoduch? tvary pr??ez? jsou zn?my kompaktn? v?razy pro nejv?t?? smykov? nap?t?:
— pro kulat? ?ez
— pro obd?ln?kov? ?ez
Pou?ijme tyto vzorce. Pak
- pro kulat? nosn?k s :
- pro nosn?k obd?ln?kov?ho pr??ezu
Abyste zjistili, kter? sekce vy?aduje men?? spot?ebu materi?lu, sta?? porovnat hodnoty pr??ezov?ch ploch:
ALE obd?ln?kov? \u003d 865,3 cm 2< ALE kulat? \u003d 1218,6 cm 2, tedy obd?ln?kov? paprsek v tomto smyslu je v?nosn?j?? ne? kulat?.
?kol 4
Vyberte I-profil ocelov?ho nosn?ku, pokud [s]=160MPa, [t]=80MPa.
Nastav?me sm?ry reakc? podpory ALE a V a sestavte dv? rovnice statiky, abyste je ur?ili:
(1) ?M(ALE) = – M 1 –F 2 - ( q 8) 4 + M 2 + V 6 = 0,
(2) ?M(V) = – M 1 – ALE 6+ F 4 + ( q 8) 2 + M 2 =0,
Zkou?ka:
?v = ALE – F – q 8+ V\u003d 104 - 80 - 20 8 + 136 \u003d 240 - 240 ? 0.
?M(Z) = M(z 1) -M 1 =0,
M(z 1) \u003d M 1 \u003d 40 kNm - konstantn? funkce.
?v= — Q(z 1) = 0,
Q(z 1) = 0.
II odd?l
— parabola.
V z 2 =0: M= 40 kNm,
z 2 = 1 m: M= 40 + 104 – 10 = 134 kNm,
z 2 = 2 m: M\u003d 40+ 104 2 - 10 2 2 \u003d 208 kNm.
?v=ALE— q· z 2 — Q(z 2) = 0,
Q(z 2) =ALE— q· z 2 \u003d 104–20 z 2 - rovnice rovn?,
v z 2 = 0: Q= 104 kN,
z 2 = 6 m: Q= 104 - 40 = 64 kN.
III odd?l
- parabola.
V z 3 =0: M= 24+40 = -16 kNm,
z 3 = 2 m: M\u003d 24 + 136 2 - 10 (2 + 2) 2 \u003d 24 + 272 - 160 \u003d 136 kNm,
z 3 = 4 m: M\u003d 24 + 136 4 - 10 (2 + 4) 2 \u003d 24 + 544 - 360 \u003d 208 kNm.
?v=V— q(2+z 3) + Q(z 3) = 0,
Q(z 3) =- V+ q(2+z 3) = -136 + 20 (2+z 3) - rovnice rovn?,
v z 3 = 0: Q= -136 + 40 = -94 kN,
z 3 = 4 m: Q= - 136 + 20 (2+4) = - 136 + 120 = - 16 kN.
IV odd?l
-parabola.
z 4 =0: M= 0 kNm,
z 4 = 1 m: M= -10 kNm,
z 4 = 2 m: M= -40 kNm.
?v=- q· z 4 + Q(z 4) = 0,
Q(z 4) =q· z 4 = 20 z 4 - rovnice rovn?.
V z 4 = 0: Q= 0,
z 4 = 2 m: Q= 40 kN.
Kontrola skok? v diagramech:
a) Ve sch?matu M skok na prav? podpo?e 24kNm (z 16 na 40) se rovn? koncentrovan?mu momentu M 2 = 24 p?ipojen? na tomto m?st?.
b) Ve sch?matu Q t?i skoky:
prvn? z nich na lev?m nosi?i odpov?d? koncentrovan? reakci ALE= 104 kN,
druh? je pod proudem F=80kN a jemu rovn? (64+16=80kN),
t?et? je na prav? podpo?e a odpov?d? prav? podpo?e reakce 136kN (94+40=136kN)
Nakonec navrhneme I-profil.
V?b?r jeho rozm?r? se prov?d? z podm?nky pevnosti pro norm?ln? nap?t?:
?M(Z) = M(z 1) +F· z 1 =0,
M(z 1) = -F· z 1 = -20 z 1 .
V z 1 =0: M= 0,
z 1 = 2 m: M= -40 kNm,
?v= - F— Q(z 1) = 0,
Q(z 1) = -20 kN.
II odd?l
z 2 =0: M= - 20 - 40 = -60 kNm,
z 2 = 4 m: M= 200 - 20 - 120 = 200 - 140 = 60 kNm.
?v=- F+ALE— Q(z 2) = 0,
Q =- F+A=-20+50=30kN.
III odd?l
-parabola.
V z 3 =0: M= - 20 4 = - 80 kNm,
z 3 = 2 m: M\u003d 210 2 - 20 (2 + 2) 2 \u003d 420 - 320 \u003d 100 kNm,
z 3 = 4 m: M\u003d 210 4 - 20 (2 + 4) 2 \u003d 840 - 720 \u003d 120 kNm.
?v= Q(z 3) + V— q(2+ z 3) = 0,
Q(z 3) = — V+ q(2+ z 3) = -210 + 40 (2+ z 3) - rovnice rovn?.
V z 3 = 0: Q= -130 kN,
z 3 = 4 m: Q= 30 kN.
Q(z 0) = -210 + 40 (2+ z 0) = 0,
— 210 + 80 + 40 z 0 = 0,
40 z 0 = 130,
z 0 = 3,25 m,
IV odd?l
parabola.
V z 4 =0: M= 0 kNm,
z 4 = 1 m: M= -20 kNm,
z 4 = 2 m: M= -80 kNm.
?v=- q· z 4 + Q(z 4) = 0,
Q(z 4) =q· z 4 = 40 z 4 - rovnice rovn?,
z 4 = 0: Q= 0,
z 4 = 2 m: Q= 80 kN.
3. V?b?r ?sek? (nebezpe?n? ?sek v s: | maxM|=131,25 kNm,
nebezpe?n? ?sek pod?l t: | maxQ|=130 kN).
Mo?nost 1. D?ev?n? obd?ln?k ([s]=15MPa, [t]=3MPa)
P?ij?m?me: B=0,24m,
H = 0,48 m.
Kontrola t:
Mo?nost 2. D?ev?n? kulat?
Nosn?k je hlavn?m prvkem nosn? konstrukce konstrukce. P?i stavb? je d?le?it? vypo??tat pr?hyb nosn?ku. V re?ln? v?stavb? je tento prvek ovlivn?n silou v?tru, zat??en?m a vibracemi. P?i prov?d?n? v?po?t? je v?ak zvykem br?t v ?vahu pouze p???n? zat??en? nebo veden? zat??en?, kter? je ekvivalentn? p???n?mu.
Tr?my v dom?
Ve v?po?tu je nosn?k vn?m?n jako pevn? upevn?n? ty?, kter? je instalov?na na dvou podp?r?ch. Pokud je instalov?n na t?ech nebo v?ce podp?r?ch, je v?po?et jeho pr?hybu slo?it?j?? a je t?m?? nemo?n? jej prov?st sami. Hlavn? zat??en? se vypo??t? jako sou?et sil, kter? p?sob? ve sm?ru kolm?ho ?ezu konstrukc?. V?po?tov? sch?ma je nutn? pro stanoven? maxim?ln? deformace, kter? by nem?la b?t vy??? ne? mezn? hodnoty. To ur?? optim?ln? materi?l po?adovan? velikosti, pr??ezu, pru?nosti a dal??ch ukazatel?.
Pro stavbu r?zn?ch konstrukc? se pou??vaj? nosn?ky vyroben? z pevn?ch a odoln?ch materi?l?. Takov? struktury se mohou li?it d?lkou, tvarem a pr??ezem. Nej?ast?ji pou??van? d?ev?n? a kovov? konstrukce. Pro v?po?et sch?matu pr?hybu m? velk? v?znam materi?l prvku. Zvl??tnost v?po?tu pr?hybu paprsku v tomto p??pad? bude z?viset na homogenit? a struktu?e jeho materi?lu.
D?ev?n?
Pro stavbu soukrom?ch dom?, chat a jin? individu?ln? v?stavby se nej?ast?ji pou??vaj? d?ev?n? tr?my. D?ev?n? konstrukce pracuj?c? v ohybu lze pou??t pro stropn? a podlahov? stropy.
D?ev?n? podlahy
Chcete-li vypo??tat maxim?ln? pr?hyb, zva?te:
- Materi?l. R?zn? druhy d?eva maj? r?zn? ukazatele pevnosti, tvrdosti a pru?nosti.
- Tvar pr??ezu a dal?? geometrick? charakteristiky.
- R?zn? druhy zat??en? materi?lu.
P??pustn? vych?len? nosn?ku zohled?uje maxim?ln? skute?n? pr?hyb a tak? mo?n? dodate?n? provozn? zat??en?.
Konstrukce z jehli?nat?ho d?eva
Ocel
Kovov? nosn?ky se vyzna?uj? slo?it?m nebo dokonce kompozitn?m pr??ezem a nej?ast?ji jsou vyrobeny z n?kolika druh? kov?. P?i v?po?tu takov?ch konstrukc? je nutn? vz?t v ?vahu nejen jejich tuhost, ale tak? pevnost spoj?.
Ocelov? podlahy
Kovov? konstrukce se vyr?b?j? spojen?m n?kolika typ? v?lcovan?ho kovu pomoc? n?sleduj?c?ch typ? spojen?:
- elektrick? sva?ov?n?;
- n?ty;
- ?rouby, ?rouby a dal?? typy z?vitov?ch spoj?.
Ocelov? nosn?ky se nej?ast?ji pou??vaj? pro v??kov? budovy a jin? typy konstrukc?, kde je vy?adov?na vysok? konstruk?n? pevnost. V tomto p??pad? je p?i pou?it? vysoce kvalitn?ch spoj? zaru?eno rovnom?rn? rozlo?en? zat??en? nosn?ku.
Pro v?po?et vych?len? paprsku m??e pomoci video:
Pevnost a tuhost nosn?ku
Pro zaji?t?n? pevnosti, trvanlivosti a bezpe?nosti konstrukce je nutn? vypo??tat pr?hyb nosn?k? ve f?zi n?vrhu konstrukce. Proto je nesm?rn? d?le?it? zn?t maxim?ln? pr?hyb paprsku, jeho? vzorec pom??e vyvodit z?v?r o pravd?podobnosti pou?it? konkr?tn? stavebn? konstrukce.
Pou?it? v?po?tov?ho sch?matu tuhosti umo??uje ur?it maxim?ln? zm?ny v geometrii sou??sti. V?po?et struktury podle experiment?ln?ch vzorc? nen? v?dy efektivn?. Doporu?uje se pou??t dodate?n? koeficienty pro p?id?n? pot?ebn?ho bezpe?nostn?ho rozp?t?. Neponech?n? dodate?n? bezpe?nostn? rezervy je jednou z hlavn?ch konstruk?n?ch chyb, kter? vede k nemo?nosti provozu budovy nebo dokonce k v??n?m n?sledk?m.
Existuj? dv? hlavn? metody pro v?po?et pevnosti a tuhosti:
- Jednoduch?. P?i pou?it? t?to metody se pou?ije faktor zv?t?en?.
- P?esn?. Tato metoda zahrnuje nejen pou?it? koeficient? pro sou?initel bezpe?nosti, ale tak? dopl?kov? v?po?ty hrani?n?ho stavu.
Posledn? metoda je nejp?esn?j?? a nejspolehliv?j??, proto?e je to on, kdo pom?h? ur?it, jak? zat??en? paprsek vydr??.
V?po?et pr?hyb? nosn?k?
V?po?et tuhosti
Pro v?po?et pevnosti v ohybu nosn?ku se pou??v? vzorec:
M je maxim?ln? moment, kter? se vyskytuje v paprsku;
W n,min - pr??ezov? modul, kter? je tabulkovou hodnotou nebo se stanovuje samostatn? pro ka?d? typ profilu.
R y je n?vrhov? odpor oceli v ohybu. Z?le?? na typu oceli.
g c je koeficient provozn?ch podm?nek, co? je tabulkov? hodnota.
V?po?et tuhosti nebo pr?hybu nosn?ku je pom?rn? jednoduch?, tak?e v?po?ty zvl?dne i nezku?en? stavitel. Chcete-li v?ak p?esn? ur?it maxim?ln? v?chylku, je t?eba prov?st n?sleduj?c? kroky:
- Vypracov?n? n?vrhov?ho sch?matu objektu.
- V?po?et rozm?r? nosn?ku a jeho pr??ezu.
- V?po?et maxim?ln?ho zat??en?, kter? p?sob? na nosn?k.
- Ur?en? m?sta p?soben? maxim?ln?ho zat??en?.
- Krom? toho lze nosn?k kontrolovat na pevnost maxim?ln?m ohybov?m momentem.
- V?po?et hodnoty tuhosti nebo maxim?ln?ho pr?hybu nosn?ku.
K sestaven? sch?matu v?po?tu budete pot?ebovat n?sleduj?c? ?daje:
- rozm?ry nosn?ku, d?lka konzol a rozp?t? mezi nimi;
- velikost a tvar pr??ezu;
- vlastnosti zat??en? na konstrukci a p?esn? jej? pou?it?;
- materi?l a jeho vlastnosti.
Pokud se po??t? nosn?k se dv?ma podp?rami, pak se jedna podpora pova?uje za tuhou a druh? je kloubov?.
V?po?et moment? setrva?nosti a pr??ezov?ho odporu
Pro v?po?ty tuhosti budete pot?ebovat hodnotu momentu setrva?nosti ?ezu (J) a momentu odporu (W). Pro v?po?et modulu pr??ezu je nejlep?? pou??t vzorec:
D?le?itou charakteristikou p?i ur?ov?n? momentu setrva?nosti a odporu ?ezu je orientace ?ezu v rovin? ?ezu. S rostouc?m momentem setrva?nosti se zvy?uje i index tuhosti.
Stanoven? maxim?ln?ho zat??en? a pr?hybu
Pro p?esn? ur?en? vych?len? paprsku je nejlep?? pou??t tento vzorec:
q je rovnom?rn? rozlo?en? zat??en?;
E je modul pru?nosti, co? je tabulkov? hodnota;
l je d?lka;
I je moment setrva?nosti ?seku.
Pro v?po?et maxim?ln?ho zat??en? je t?eba vz?t v ?vahu statick? a periodick? zat??en?. Nap??klad, pokud mluv?me o dvoupatrov? konstrukci, pak zat??en? z jej? hmotnosti, vybaven? a lid? bude neust?le p?sobit na d?ev?n? tr?m.
Vlastnosti v?po?tu pr?hybu
V?po?et pr?hybu je povinn? pro v?echny podlahy. Je nesm?rn? d?le?it? p?esn? vypo??tat tento ukazatel p?i v?znamn?m extern?m zat??en?. Slo?it? vzorce jsou v tomto p??pad? voliteln?. Pokud pou?ijete p??slu?n? koeficienty, lze v?po?ty zredukovat na jednoduch? sch?mata:
- Ty?, kter? spo??v? na jedn? pevn? a jedn? kloubov? podp??e a p?en??? soust?ed?n? zat??en?.
- Ty?, kter? je podep?ena pevnou a kloubovou podp?rou a je vystavena rozlo?en?mu zat??en?.
- Mo?nosti zat??en? pro konzolovou ty?, kter? je pevn? upevn?na.
- P?soben? na strukturu komplexn?ho zat??en?.
Pou?it? t?to metody v?po?tu pr?hybu umo??uje ignorovat materi?l. V?po?ty proto nejsou ovlivn?ny hodnotami jeho hlavn?ch charakteristik.
P??klad v?po?tu pr?hybu
Pro pochopen? procesu v?po?tu tuhosti nosn?ku a jeho maxim?ln?ho pr?hybu m??ete pou??t jednoduch? p??klad v?po?tu. Tento v?po?et se prov?d? pro nosn?k s n?sleduj?c?mi charakteristikami:
- v?robn? materi?l - d?evo;
- hustota je 600 kg/m3;
- d?lka je 4 m;
- pr??ez materi?lu je 150 x 200 mm;
- hmotnost p?ekr?vaj?c?ch se prvk? je 60 kg/m?;
- maxim?ln? zat??en? konstrukce je 249 kg/m;
- elasticita materi?lu je 100 000 kgf / m?;
- J se rovn? 10 kg*m?.
Pro v?po?et maxim?ln?ho p??pustn?ho zat??en? se bere v ?vahu hmotnost nosn?ku, podlah a podp?r. Doporu?uje se tak? vz?t v ?vahu v?hu n?bytku, spot?ebi??, povrchov?ch ?prav, osob a dal??ch t??k?ch v?c?, co? tak? ovlivn? design. Pro v?po?et jsou vy?adov?ny n?sleduj?c? informace:
- hmotnost jednoho metru nosn?ku;
- hmotnost m2 p?ekryt?;
- vzd?lenost, kter? zb?v? mezi nosn?ky;
Pro zjednodu?en? v?po?tu tohoto p??kladu m??eme vz?t hmotnost podlahy jako 60 kg / m?, zat??en? ka?d?ho podla?? jako 250 kg / m?, zat??en? na p???ky 75 kg / m? a hmotnost metru nosn?ku je 18 kg. P?i vzd?lenosti mezi nosn?ky 60 cm bude koeficient k roven 0,6.
Pokud dosad?me v?echny tyto hodnoty do vzorce, dostaneme:
q \u003d (60 + 250 + 75) * 0,6 + 18 \u003d 249 kg/m.
Pro v?po?et ohybov?ho momentu pou?ijte vzorec f = (5 / 384) * [(qn * L4) / (E * J)] ? [¦].
Dosazen?m dat do n?j dostaneme f = (5 / 384) * [(qn * L4) / (E * J)] = (5 / 384) * [(249 * 44) / (100 000 * 10)] = 0,13020833 * [(249 * 256) / (100 000 * 10)] = 0,13020833 * (6 3744 / 10 000 000) = 0,13020833 * 0,000006370 cm = 0,000006370,0 m = 0,000006370.
To je pr?v? indik?tor pr?hybu p?i maxim?ln?m zat??en? nosn?ku. Tyto v?po?ty ukazuj?, ?e kdy? je na n?j aplikov?no maxim?ln? zat??en?, ohne se o 0,83 cm.Pokud je tento indik?tor men?? ne? 1, je jeho pou?it? p?i specifikovan?ch zat??en?ch povoleno.
Pou?it? takov?ch v?po?t? je univerz?ln? zp?sob v?po?tu tuhosti konstrukce a velikosti jejich pr?hybu. Je docela snadn? si tyto hodnoty spo??tat sami. Sta?? zn?t pot?ebn? vzorce a vypo??tat hodnoty. N?kter? ?daje je t?eba vz?t v tabulce. P?i v?po?tech je nesm?rn? d?le?it? v?novat pozornost m?rn?m jednotk?m. Pokud je hodnota ve vzorci v metrech, mus? b?t p?evedena do tohoto tvaru. Takov? jednoduch? chyby mohou zp?sobit, ?e v?po?ty nebudou k ni?emu. Pro v?po?et tuhosti a maxim?ln?ho pr?hybu nosn?ku sta?? zn?t hlavn? charakteristiky a rozm?ry materi?lu. Tato data by m?la b?t nahrazena n?kolika jednoduch?mi vzorci.
V?po?et paprsku pro oh?b?n? "ru?n?", starom?dn?m zp?sobem, v?m umo?n? nau?it se jeden z nejd?le?it?j??ch, kr?sn?ch, jasn? matematicky ov??en?ch algoritm? v?dy o pevnosti materi?l?. Pou?it? mnoha program?, jako je „zadan? po??te?n? ?daje ...
...– z?skat odpov??“ umo??uje dne?n?mu modern?mu in?en?rovi pracovat mnohem rychleji ne? jeho p?edch?dci p?ed sto, pades?ti a dokonce i dvaceti lety. S takto modern?m p??stupem je v?ak in?en?r nucen pln? d?v??ovat autor?m programu a nakonec p?estane „c?tit fyzick? v?znam“ v?po?t?. Ale auto?i programu jsou lid? a lid? d?laj? chyby. Pokud by tomu tak nebylo, pak by neexistovaly ?etn? z?platy, vyd?n?, „z?platy“ pro t?m?? jak?koli software. Proto se mi zd?, ?e ka?d? in?en?r by m?l m?t n?kdy mo?nost „ru?n?“ zkontrolovat v?sledky v?po?t?.
N?pov?da (cheat sheet, memo) pro v?po?et nosn?k? pro ohyb je zobrazena n??e na obr?zku.
Pokusme se jej pou??t na jednoduch?m ka?dodenn?m p??kladu. ?ekn?me, ?e jsem se rozhodl ud?lat v byt? hrazdu. Bylo ur?eno m?sto – chodba metr dvacet centimetr? ?irok?. Na protilehl? st?ny v po?adovan? v??ce proti sob? bezpe?n? upev?uji konzoly, ke kter?m bude nosn?k-nosn?k p?ipevn?n - ty? z oceli St3 o vn?j??m pr?m?ru t?icet dva milimetr?. Unese tento nosn?k moji v?hu plus dal?? dynamick? z?t??e, kter? vzniknou b?hem cvi?en??
Nakresl?me sch?ma pro v?po?et nosn?ku pro ohyb. Je z?ejm?, ?e nejnebezpe?n?j?? sch?ma aplikace vn?j?? z?t??e bude, kdy? se za?nu vytahovat nahoru a jednou rukou se dr??m uprost?ed p???ky.
Po??te?n? ?daje:
F1 \u003d 900 n - s?la p?sob?c? na paprsek (moje hmotnost) bez zohledn?n? dynamiky
d \u003d 32 mm - vn?j?? pr?m?r ty?e, ze kter? je vyroben paprsek
E = 206000 n/mm^2 je modul pru?nosti materi?lu ocelov?ho nosn?ku St3
[si] = 250 n/mm^2 - p??pustn? ohybov? nap?t? (mez kluzu) pro materi?l ocelov?ho nosn?ku St3
Hrani?n? podm?nky:
Мx (0) = 0 n*m – moment v bod? z = 0 m (prvn? podpora)
Мx (1,2) = 0 n*m – moment v bod? z = 1,2 m (druh? podpora)
V (0) = 0 mm - pr?hyb v bod? z = 0 m (prvn? podp?ra)
V (1,2) = 0 mm - pr?hyb v bod? z = 1,2 m (druh? podp?ra)
V?po?et:
1. Nejprve vypo?teme moment setrva?nosti Ix a moment odporu Wx pr??ezu nosn?ku. Budou se n?m hodit p?i dal??ch v?po?tech. Pro kruhovou ??st (co? je ??st ty?e):
Ix = (p*d^4)/64 = (3,14*(32/10)^4)/64 = 5,147 cm^4
?x = (p*d^3)/32 = ((3,14*(32/10)^3)/32) = 3,217 cm^3
2. Pro v?po?et reakc? podpor R1 a R2 sestav?me rovnice rovnov?hy:
Qy = -R1+F1-R2 = 0
Mx (0) = F1*(0-b2) -R2*(0-b3) = 0
Z druh? rovnice: R2 = F1*b2/b3 = 900*0,6/1,2 = 450 n
Z prvn? rovnice: R1 = F1-R2 = 900-450 = 450 n
3. Z rovnice pr?hybu pro druh? ?sek najdeme ?hel nato?en? nosn?ku v prvn? podpo?e p?i z = 0:
V (1,2) = V (0)+U (0)*1,2+(-R1*((1,2-b1)^3)/6+F1*((1,2-b2)^3)/6)/
U (0) = (R1*((1,2-b1)^3)/6 -F1*((1,2-b2)^3)/6)/(E*Ix)/1,2 =
= (450*((1.2-0)^3)/6 -900*((1.2-0.6)^3)/6)/
/(206000*5,147/100)/1,2 = 0,00764 rad = 0,44?
4.
Sestavujeme rovnice pro konstrukci diagram? pro prvn? sekci (0 Smykov? s?la: Qy (z) = -R1 Ohybov? moment: Mx (z) = -R1*(z-b1) ?hel nato?en?: Ux (z) = U (0)+(-R1*((z-b1)^2)/2)/(E*Ix) Pr?hyb: Vy (z) = V (0)+U (0)*z+(-R1*((z-b1)^3)/6)/(E*Ix) z = 0 m: Qy (0) = -R1 = -450 n Ux(0) = U(0) = 0,00764 rad Vy(0)=V(0)=0 mm z = 0,6 m: Qy (0,6) = -R1 = -450 n Mx (0,6) \u003d -R1 * (0,6-b1) \u003d -450 * (0,6-0) \u003d -270 n * m Ux (0,6) = U (0)+(-R1*((0,6-b1)^2)/2)/(E*Ix) = 0,00764+(-450*((0,6-0)^2)/2)/(206000*5,147/100) = 0 rad Vy (0,6) = V (0)+U (0)*0,6+(-R1*((0,6-b1)^3)/6)/(E*Ix) = 0+0,00764*0,6+(-450*((0,6-0)^3)/6)/ (206000*5,147/100) = 0,003 m Paprsek se pod t?hou m?ho t?la prohne uprost?ed o 3 mm. Mysl?m si, ?e toto je p?ijateln? odchylka. 5.
Nap??eme rovnice diagramu pro druh? ?sek (b2 Smykov? s?la: Qy (z) = -R1+F1 Ohybov? moment: Mx (z) = -R1*(z-b1)+F1*(z-b2) ?hel nato?en?: Ux (z) = U (0)+(-R1*((z-b1)^2)/2+F1*((z-b2)^2)/2)/(E*Ix) Pr?hyb: Vy (z) = V (0)+U (0)*z+(-R1*((z-b1)^3)/6+F1*((z-b2)^3)/6)/( E*Ix) z = 1,2 m: Qy (1,2) = -R1+F1 = -450+900 = 450 n Мx (1,2) = 0 n*m Ux (1,2) = U (0)+(-R1*((1,2-b1)^2)/2+F1*((1,2-b2)^2)/2)/(E* ix) = 0,00764+(-450*((1,2-0)^2)/2+900*((1,2-0,6)^2)/2)/ /(206000*5,147/100) = -0,00764 rad Vy (1,2) = V (1,2) = 0 m 6.
Vytv???me diagramy pomoc? dat z?skan?ch v??e. 7.
Vypo??t?me ohybov? nap?t? v nejv?ce zat??en?m ?seku - uprost?ed nosn?ku a porovn?me s dovolen?mi nap?t?mi: si \u003d Mx max / Wx \u003d (270 * 1000) / (3,217 * 1000) \u003d 84 n / mm ^ 2 ai = 84 n/mm2< [sи] = 250 н/мм^2 Pokud jde o pevnost v ohybu, v?po?et uk?zal trojn?sobnou rezervu bezpe?nosti - vodorovnou ty? lze bezpe?n? vyrobit ze st?vaj?c? ty?e o pr?m?ru t?icet dva milimetr? a d?lce tis?c dv? st? milimetr?. Nyn? tedy m??ete jednodu?e vypo??tat nosn?k pro ohyb "ru?n?" a porovnat s v?sledky z?skan?mi p?i v?po?tu pomoc? kter?hokoli z mnoha program? prezentovan?ch na webu. Pros?m ty, kte?? RESPEKTUJ? pr?ci autora, aby se P?IHL?SILI k odb?ru ozn?men? ?l?nk?.
88 koment??? k "V?po?et nosn?ku pro oh?b?n? - "ru?n?"!" ohybov? deformace spo??v? v zak?iven? osy p??m? ty?e nebo ve zm?n? po??te?n?ho zak?iven? ty?e p??m? (obr. 6.1). Poj?me se sezn?mit se z?kladn?mi pojmy, kter? se pou??vaj? p?i uva?ov?n? ohybov? deformace. Oh?bac? ty?e jsou tzv tr?my. ?ist? ohyb, ve kter?m je ohybov? moment jedin?m vnit?n?m silov?m faktorem, kter? se vyskytuje v pr??ezu nosn?ku. ?ast?ji se v pr??ezu ty?e spolu s ohybov?m momentem vyskytuje tak? p???n? s?la. Takov? ohyb se naz?v? p???n?. ploch? (rovn?) naz?van? ohyb, kdy? rovina p?soben? ohybov?ho momentu v pr??ezu proch?z? jednou z hlavn?ch centr?ln?ch os pr??ezu. V ?ikm? ohyb rovina p?soben? ohybov?ho momentu prot?n? pr??ez nosn?ku pod?l p??mky, kter? se nekryje s ??dnou z hlavn?ch st?edov?ch os pr??ezu. Studium ohybov? deformace za??n?me p??padem ?ist?ho rovinn?ho ohybu. Jak ji? bylo zm?n?no, p?i ?ist? ploch?m ohybu v pr??ezu je ze ?esti vnit?n?ch silov?ch faktor? pouze ohybov? moment nenulov? (obr. 6.1, c): Experimenty proveden? na elastick?ch modelech ukazuj?, ?e pokud je na povrch modelu aplikov?na m???ka ?ar (obr. 6.1, a), pak se p?i ?ist?m ohybu deformuje n?sledovn? (obr. 6.1, b): a) pod?ln? ??ry jsou po obvodu zak?iven?; b) obrysy p???n?ch ?ez? z?st?vaj? ploch?; c) linie obrys? ?ez? se v?ude prot?naj? s pod?ln?mi vl?kny v prav?m ?hlu. Na z?klad? toho lze p?edpokl?dat, ?e p?i ?ist?m ohybu z?st?vaj? pr??ezy nosn?ku ploch? a rotuj? tak, aby z?staly kolm? na oh?banou osu nosn?ku (hypot?za ploch?ho ?ezu v ohybu). R??e. 6.1 M??en?m d?lky pod?ln?ch ?ar (obr. 6.1, b) lze zjistit, ?e horn? vl?kna se p?i ohybov? deformaci nosn?ku prodlu?uj? a spodn? zkracuj?. Je z?ejm?, ?e je mo?n? naj?t takov? vl?kna, jejich? d?lka z?st?v? nezm?n?na. Naz?v? se soubor vl?ken, kter? p?i ohybu paprsku nem?n? svou d?lku neutr?ln? vrstva (n.s.). Neutr?ln? vrstva prot?n? pr??ez paprsku v p??mce tzv neutr?ln? linie (n. l.) sekce. Pro odvozen? vzorce, kter? ur?uje velikost norm?lov?ch nap?t? vznikaj?c?ch v pr??ezu, uva?ujme pr??ez nosn?ku v deformovan?m a nedeformovan?m stavu (obr. 6.2). R??e. 6.2 Dv?ma nekone?n? mal?mi pr??ezy vybereme prvek d?lky D?lka tohoto vl?kna po deformaci (d?lka oblouku Jeho relativn? deformace To je z?ejm? (6.2) Proto je relativn? pod?ln? nap?t? ?m?rn? vzd?lenosti vl?kna od neutr?ln? osy. Zav?d?me p?edpoklad, ?e pod?ln? vl?kna se p?i oh?b?n? vz?jemn? nestla?uj?. Za tohoto p?edpokladu je ka?d? vl?kno deformov?no izolovan?, p?i?em? doch?z? k jednoduch?mu tahu nebo stla?en?, p?i kter?m , (6.3) tj. norm?lov? nap?t? jsou p??mo ?m?rn? vzd?lenostem uva?ovan?ch bod? ?ezu od neutr?ln? osy. Do v?razu pro ohybov? moment dosad?me z?vislost (6.3). . P?ipome?me, ?e integr?l . (6.4) Z?vislost (6.4) je Hook?v z?kon v ohybu, proto?e souvis? s deformac? (zak?iven?m neutr?ln? vrstvy Nahra?te (6.4) za (6.3) (6.5) Toto je po?adovan? vzorec pro stanoven? norm?lov?ch nap?t? v ?ist?m ohybu nosn?ku v libovoln?m bod? jeho ?ezu. Abychom zjistili, kde se v p???n?m ?ezu nach?z? neutr?ln? ??ra, dosad?me hodnotu norm?lov?ch nap?t? ve v?razu pro pod?lnou s?lu Proto?e ; (6.6) (6.7) Rovnost (6.6) ud?v?, ?e osa - neutr?ln? osa ?ezu - proch?z? t??i?t?m p???n?ho ?ezu. Rovnost (6.7) to ukazuje a - hlavn? centr?ln? osy ?seku. Podle (6.5) je nejv?t??ho nap?t? dosa?eno ve vl?knech nejvzd?len?j??ch od neutr?ln? linie p??stup p?edstavuje modul osov?ho pr??ezu kolem sv? st?edov? osy , znamen? V?znam pro nejjednodu??? pr??ezy: Pro obd?ln?kov? pr??ez , (6.8) kde - strana ?ezu kolm? k ose ; - strana ?ezu rovnob??n? s osou ; Pro kulat? pr??ez , (6.9) kde je pr?m?r kruhov?ho pr??ezu. Pevnostn? podm?nku pro norm?lov? nap?t? v ohybu lze zapsat jako (6.10) V?echny z?skan? vzorce jsou z?sk?ny pro p??pad ?ist?ho ohybu rovn? ty?e. P?soben? p???n? s?ly vede k tomu, ?e hypot?zy, kter? jsou z?kladem z?v?r?, ztr?cej? na s?le. Praxe v?po?t? v?ak ukazuje, ?e v p??pad? p???n?ho ohybu nosn?k? a r?m?, kdy v ?ezu krom? ohybov?ho momentu Souvisej?c? ?l?nky
Recenze
Norm?ln? nap?t? a deformace v ?ist?m ohybu.
. P?ed deformac? sekce, kter? ohrani?uje prvek
, byly vz?jemn? rovnob??n? (obr. 6.2, a) a po deformaci se pon?kud naklonily a sv?raly ?hel
. D?lka vl?ken le??c?ch v neutr?ln? vrstv? se p?i oh?b?n? nem?n?
. Ozna?me polom?r zak?iven? stopy neutr?ln? vrstvy na rovin? v?kresu p?smenem . Stanovme line?rn? deformaci libovoln?ho vl?kna
, na d?lku z neutr?ln? vrstvy.
) je rovn?
. Vzhledem k tomu, ?e p?ed deformac? m?la v?echna vl?kna stejnou d?lku
, z?sk?me, ?e absolutn? ta?nost uva?ovan?ho vl?kna
, proto?e d?lka vl?kna le??c?ho v neutr?ln? vrstv? se nezm?nila. Potom po vyst??d?n?
dostaneme
. S ohledem na (6.2)
v pr??ezu (6.1)
p?edstavuje moment setrva?nosti ?ezu kolem osy
) s momentem p?sob?c?m v ?seku. Pr?ce
se naz?v? tuhost pr??ezu v ohybu, N m 2.
a ohybov? moment
,
existuje tak? pod?ln? s?la
a smykovou silou , m??ete pou??t uveden? vzorce pro ?ist? oh?b?n?. V tomto p??pad? se chyba uk??e jako nev?znamn?.