1. Co to jest moment statyczny siły względem punktu i jak się go określa?
Jeżeli na tarcze będzie działać w jednej płaszczyźnie siła P, to nastąpi obrót tarczy dookoła punktu „0”. Czynnik wywołujący obrót nazywamy momentem statycznym siły względem punktu „0”,(przegubu) zwanego biegunem, Wartość tego momentu jest iloczynen siły i odległości linii działania od bieguna.
M=Pa
P
M
a
0
2. Jak się przenosi równoległe siły do innego punktu? (rysunek)
I II III
P P P M P
A B A B A B
a a a
3. Na czym polega redukcja płaskiego układu sił?
Redukcja układu sił polega na zastąpieniu go przez układ równoważny, możliwie jak najprostszy.
a/ układ sił zbieżnych – linie działania wszystkich sił przechodzą przez jeden punkt
- wypadkowa- układ sił zbieżnych można zastąpić jedną równoważną siła W zwaną wypadkową.
P1 W
b/ Układ sił dowolnych – linie działania nie przecinają się w jednym punkcie – sprowadzamy do wektora głównego i momentu głównego układu lub drugi sposób, do wypadkowej układu sił oraz jej linii działania.
c/ układ sił równoległych- podobnie jak w układzie sił dowolnych, układ sił równoległych możemy zredukować także do wektora głównego i momentu głównego układu.
4. Co to jest konstrukcja, jakie mogą być oddziaływania i jak je dzielimy?
a/ Konstrukcja to zespół elementów połączonych w funkcjonalną całość, która zapewnia jej bezpieczeństwo, tworzy jej nośny szkielet.
b/ Pierwszy etap projektowania konstrukcji polega na określeniu oddziaływania czynników:
- oddziaływania bezpośrednie (obciążenia mechaniczne)
· Obciążenia stałe – ich wartość, kierunek i punkt zaczepienia nie zmieniają się w czasie (ciężar własny konstrukcji, trwałe elementy wykończeniowe)
· Obciążenia zmienne – obciążenia ruchome o stałej wartości lecz zmiennym punkcie zaczepienia (obciążenia użytkowe, ciężar jadącego samochodu) oraz obciążenia nieruchome, gdzie punkt zaczepienia jest stały, wartość lub kierunek zmieniają się w czasie (obciążenia wiatrem)
· Wyjątkowe (udarowe) – powstałe na skutek uderzenia w konstrukcje (wybuch, trzęsienie ziemi itp.
· Zewnętrzne (powierzchniowe) – parcie wiatru, ciężar śniegu
· Wewnętrzne (objętościowe) – ciężar własny konstrukcji
- oddziaływania pośrednie:
Oddziaływania wynikające z deformacji termicznej, przemieszczenia podpór, drgań (prace w okolicy), błędów montażowych.
- oddziaływania termiczne – szczególnie ważne w konstrukcjach stalowych. Pod wpływem temperatury elementy mogą zmieniać swoje wymiary.
Do celów obliczeniowych zostały wprowadzone obciążenia charakterystyczne i obliczeniowe, oswobodzamy konstrukcję i dzielimy siły na czynne (obciążenia) i bierne (reakcje). Obciążenia mogą działać w postaci sił skupionych, obciążenia ciągłego oraz momentu skupionego.
5. Jak dzielimy, w zależności od opisu, belki elementy konstrukcyjne? Podać przykłady.
a/ powierzchniowe – grubość mniejsza od pozostałych wymiarów ( tarcze, płyty, powłoki)
b/ masywne – wszystkie trzy wymiary są tego samego rzędu (fundamenty)
c/ pręty – jeden z trzech wymiarów – długość znacznie większa od pozostałych (belka stropowa, słup)
6. Jakie założenia stosuje się przy rozwiązywaniu zagadnień wytrzymałościowych?
a/ zasady statyki:
- równoległoboku,
- równowagi,
- przesuwania,
- działania i przeciwdziałania,
- przesuwania sił,
- oswobodzenia.
b/ zasady mechaniki i wytrzymałości materiałów:
- superpozycji – siły działania niezależnie od siebie,
- zesztywnienia – działanie sił nie zmienia się po zesztywnieniu ciała,
- płaskiego przekroju – przekrój płaski może zmienić swoje położenie, ale nadal pozostaje płaski,
- statyczność obciążeń,
- ciągłość, jednorodność, izotropia materiału.
7. Co to jest ciągłość, jednorodność i izotropia materiałów?
a/ ciągłość – ciągłość materiału oznacza, że wypełnia on objętość danego ciała w sposób ciągły, tzn nie uwzględniamy atomowej budowy ciała.
b/ jednorodność – materiał jest jednorodny gdy w każdym punkcie danego ciała ma takie same właściwości mechaniczne (wytrzymałość, odkształcalność),
c/ izotropia materiału – oznacza, że własności te są jednakowe we wszystkich kierunkach.
Materiał niespełniający tego założenia nazywamy anizotropowym (np. drewno)
Podstawowe materiały to stal i beton – ciągłe, jednorodne i izotropowe.
8. Omówić zasadę superprodukcji i zesztywnienia.
a/ Zasada superprodukcji- siły działają niezależnie od siebie, układ prętowy jest sprężysty. W wyniku tego założenia otrzymujemy, że reakcje podporowe, siły wewnętrzne, czy odkształcenia wywołane przez łączne działanie układu sił są równe sumie odpowiednich wielkości sił.
b/ Zasada zesztywnienia – zakłada się, że równowaga sił działających na ciało odkształcane nie zostanie naruszona przez zesztywnienie tego ciała. Na tej podstawie stwierdza się, że siły działające na ciało sztywne muszą działać tak samo na ciało.
9. Wymienić rodzaje podpór, podać ich przykłady i idealizacje (schematyzacje).
a/ podpora przegubowo – przesuwna:
schemat
oblicz.
R
b/ podpora przegubowo – nieprzesuwna:
H
c/ sztywne zamocowanie:
H M
10. Jak łączone są ze sobą prętowe elementy konstrukcyjne?
a/ monolitycznie – zachowany kąt prosty, sztywny węzeł ( połączenia spawane, nitowane)
b/ przegubowo – moment w punkcie obrotu nie występuje. Przegub pozwala na wzajemny obrót łączonych prętów w płaszczyźnie układu.
11. Jakie składowe sił wewnętrznych występują w układach prętowych? (def i konwencja znaków)
a/ moment zginający – w dowolnym przekroju płaskim A–A moment zginający jest równy sumie wszystkich momentów statycznych działających po jednej stronie rozważanego przekroju liczonych względem środka ciężkości przekroju. Jest dodatni gdy rozciąga dolne włókna.
+
b/ siła tnąca – w dowolnym przekroju płaskim siła tnąca jest równa sumie rzutów wszystkich sił pionowych działających po jednej stronie przekroju na kierunek normalnej do osi pręta poprowadzonej przez środek ciężkości przekroju.. Jest dodatnia, gdy działa na prawą część pręta do góry.
c/ siła normalna (podłużna) – w dowolnym przekroju płaskim siła normalna jest równa sumie rzutów wszystkich sił działających po jednej stronie przekroju pręta na kierunek równoległy do osi pręta poprowadzony przez środek ciężkości przekroju. Jest dodatnia gdy pręt jest rozciągany.
12. Podać zależności różniczkowe pomiędzy obciążeniem i siłami wewnętrznymi. Omówić praktyczne zastosowanie na dowolnym przykładzie.
Wartość pochodnej siły normalnej względem odciętej x przekroju jest równa ujemnej wartości obciążenia osiowego w tym przekroju.
Wartość pochodnej siły tnącej względem odciętej x przekroju jest równa ujemnej wartości obciążenia poprzecznego w tym przekroju.
Wartość pochodnej momentu względem odciętej x przekroju jest równa sile tnącej w tym przekroju.
13. Na czym polega sprawdzenie równowagi węzłów w układach prętowych o osiach załamanych?
Węzeł znajduje się w równowadze, czyli siły na niego działające muszą się równoważyć. W celu sprawdzenia równowagi węzła należy rozpatrzeć wszystkie składowe sił wewnętrznych:
ΣM=0; Σx=0; Σy=0
14. Charakterystyka ram i łuków trójprzegubowych.
Cechą charakterystyczną układów trójprzegubowych jest występowanie na podporach składowych poziomych reakcji (HA i HB) nazywanych rozporem. Wywierają one parcie poziome na podpory (stąd musi być odpowiednia konstrukcja podpór)
Dla łuku obciążonego pionowo moment jest mniejszy od momentu belki. Układ nazywamy trójprzegubowym, jeżeli obydwie podpory są przegubowo nieprzesuwne, a pręty połączone są dodatkowym przegubem. Reakcje wyznacza się z czterech równań:
ΣMA=0; ΣMB=0; ΣMCl=0; ΣMCp=0
15. Co to jest linia ciśnień i jak się ją wykorzystuje?
Konstrukcja, w której obciążenie zewnętrzne jest równoważone tylko prze siły normalne, mówimy, że została zaprojektowana według linii ciśnień. Stosuje się ją do projektowania łuku dla zadanego obciążenia P(x). Gdy oś łuku jest linią ciśnienia dla P(x) to moment w każdym jej punkcie jest równy 0.
...
wapg1