+ All Categories
Home > Documents > Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata...

Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata...

Date post: 24-Mar-2021
Category:
Upload: others
View: 12 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
69
1 Katedra stavební mechaniky Fakulta stavební, VŠB - Technická univerzita Ostrava Statika stavebních konstrukcí II., 3.ročník bakalářského studia Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DM • Základní informace o výuce a hodnocení předmětu SSK II • Metody řešení staticky neurčitých konstrukcí • Vznik a vývoj deformační metody, podstata DM • Výpočtový model rovinné prutové konstrukce • Stupeň přetvárné neurčitosti rovinné konstrukce
Transcript
Page 1: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

1

Katedra stavební mechanikyFakulta stavební, VŠB - Technická univerzita Ostrava

Statika stavebních konstrukcí II., 3.ročník bakalářského studia

Téma 1Obecná deformační metoda, podstata DM

• Základní informace o výuce a hodnocení předmětu SSK II• Metody řešení staticky neurčitých konstrukcí• Vznik a vývoj deformační metody, podstata DM• Výpočtový model rovinné prutové konstrukce• Stupeň přetvárné neurčitosti rovinné konstrukce

Page 2: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

2

Základní informace

Předmět:

228-0203/07 Statika stavebních konstrukcí II

Přednášející:

Doc. Ing. Petr Konečný, Ph.D.

Spojení:

tel: 59 732 1384

e-mail: [email protected]

Přednášky a informace:

http://fast10.vsb.cz/konecny

Page 3: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

3

Osnova přednášekpro ARCH a SI (ne pro Konstrukce staveb)

1. Obecná deformační metoda řešení rovinných staticky neurčitých prutových konstrukcí - podstata metody

2. Analýza přímého prutu. Lokální a globální souřadnicová soustava. Lokální matice tuhosti a zatěžovací vektor přímého prutu při různých způsobech připojení prutu k uzlům.

3. Analýza prutové soustavy. Globální matice tuhosti a globální zatěžovací vektor nosníků. Řešení soustavy rovnic. Výpočet koncových účinků prutů, reakcí ve vnějších vazbách nosníků, průběhu vnitřních sil v prutech, výpočet deformací prutů.

4. Pravoúhlý rovinný rám při silovém zatížení. Praktický postup výpočtu.

5. Kosoúhlé rámy při silovém zatížení.

Page 4: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

4

Osnova přednášek (pokračování)pro ARCH a SI (ne pro Konstrukce staveb)

6. Rovinné rámy při deformačním zatížení.7. Řešení rovinných příhradových konstrukcí. 8. Prostorové prutové soustavy a rámy příčně

zatížené.9. Zjednodušená deformační metoda a příklady užití.10. Přehled a srovnání metod řešení staticky neurčitých

prutových konstrukcí.11. Plošné stavební konstrukce. Nosné stěny a

metody jejich řešení.12. Desky a jejich řešení.13. Modely podloží konstrukcí.14. Základy stavební dynamiky.

Page 5: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

5

Osnova přednášek pro SI Konstrukce staveb

1. Obecná deformační metoda řešení rovinných staticky neurčitých prutových konstrukcí - podstata metody

2. Analýza přímého prutu. Lokální a globální souřadnicová soustava. Lokální matice tuhosti a zatěžovací vektor přímého prutu při různých způsobech připojení prutu k uzlům.

3. Analýza prutové soustavy. Globální matice tuhosti a globální zatěžovací vektor nosníků. Řešení soustavy rovnic. Výpočet koncových účinků prutů, reakcí ve vnějších vazbách nosníků, průběhu vnitřních sil v prutech, výpočet deformací prutů.

4. Pravoúhlý rovinný rám při silovém zatížení. Praktický postup výpočtu.

5. Kosoúhlé rámy při silovém zatížení.

Page 6: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

6

Osnova přednášek pro SI Konstrukce staveb

6. Rovinné rámy při deformačním zatížení.7. Řešení rovinných příhradových konstrukcí. 8. Prostorové prutové soustavy, rámy příčně zatížené

a rošty v ODM.9. Řešení nosníků na pružném podkladě ODM.10. Analýza zakřiveného prutu ODM. 11. Geometricky nelineární úlohy v ODM. 12. Zjednodušená deformační metoda, úvod. a příklady

užití.13. Příklady aplikace zjednodušené deformační metody.14. Přehled a srovnání metod řešení staticky neurčitých

prutových konstrukcí.

Page 7: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

7

Literatura

[1] Kadlčák, J., Kytýr, J., Statika stavebních konstrukcí II. Staticky neurčité prutové konstrukce. Učebnice, druhé vydání. VUTIUM, Brno 2004.

[2] Teplý, B., Šmiřák, S., Pružnost a plasticita II. Nakladatelství VUT Brno, 1993.

Další doporučená literatura:[3] Dický, J., Jendželovský,N., Stavebná mechanika,

STU v Bratislavě, Stavebná fakulta 2004[4] Benda, J., a kol. Statika stavebních konstrukcí II.

Skriptum CERM, Brno 1996.[5] Sobota, J. Statika stavebních konstrukcí 2. Alfa,

Bratislava 1991.

Page 8: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

8

Osnova cvičenípro ARCH a SI (ne pro Konstrukce staveb)

1. Úvod, maticový počet2. Princip obecné deformační metody (ODM), stupeň

přetvárné neurčitosti, lokální primární vektor prutu3. Lokální matice tuhosti prutu,

1. povinná písemka - stupeň np

1. doplňková písemka – primární vektor4. Řešení nosníků ODM.5. Řešení nosníků6. Řešení rámů ODM,

2. povinná písemka (spojitý nosník)

Page 9: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

9

Osnova cvičení, pokračovánípro ARCH a SI (ne pro Konstrukce staveb)

7. Řešení rámů8. Opakování řešení rámů ODM,

3. povinná písemka (rám)9. Řešení příhradových konstrukcí ODM10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační metoda, 12. Zjednodušená def. metoda opakování,

4. povinná písemka (ZDM)2. doplňková písemka (styčníkové a patrové rovnice)

13. Rekapitulace látky, zápočty

Page 10: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

10

Osnova cvičenípro SI Konstrukce staveb

1. Úvod, maticový počet v Excelu (Visual Basic), staticky neurčité nosníky jednostranně a oboustranně vetknuté, opakování.

2. Princip obecné deformační metody (ODM), stupeň přetvárné neurčitosti, lokální primární vektor prutu, výpočty v Excelu.

3. Zadání prací (dle individuálního návrhu) a její rozbor.Lokální matice tuhosti prutu, výpočty v Excelu.1. písemka - stupeň np, primární vektor.

4. Řešení nosníků ODM, sestavení matice tuhosti, řešení soustav lineárních rovnic, výpočet koncových sil, složek vnitřních sil, reakcí, průběhy vnitřních sil. Analýza prutu pro individuální konstrukci.

5. Řešení kosoúhlých rámů a pokračování v řešení individuální konstrukce.

Page 11: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

11

Osnova cvičení, pokračovánípro SI Konstrukce staveb

6. Výpočet deformací nosníků a rámových konstrukcí ODM. 2. písemka (nosník).

7. Deformační a pohyblivé zatížení nosníků a rámových konstrukcí.8. Řešení příhradových konstrukcí v rovině a v prostoru ODM.

3. písemka (rám).9. Příčně zatížené rámy a rošty v ODM.10. Zakřivené nosníky a nosník na pružném podkladu. 11. Zjednodušená deformační metoda. 12. Zjednodušená def. metoda opakování.

4. písemka (ZDM).13. Rekapitulace látky, presentace individuálního

řešení konstrukce, zápočty.

Page 12: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

12

Hodnocení zkoušky

Předpokládané znalosti : Matematika, Fyzika, Stavební statika, Pružnost a plasticita, SSK I

Požadavky pro udělení zápočtu:• zápočet z prerekvizitních předmětů

• minimálně 70 % aktivní účast na cvičení

• prokázání znalostí procvičované látky formou testů

Požadavky na složení zkoušky:• zkouška z prerekvizitních předmětů

• zápočet (18-35 bodů)

• test na základní znalosti průběhy vnitřních sil a napětí (splnil 0 bodů/ nesplnil - 20 bodů)

• úspěšná písemná zkouška (18-35 bodů)

• ústní a písemná zkouška část zkoušky dohromady (min 33 b)

Page 13: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

13

Podstata deformační metody

Obecná deformační metoda řešení rovinných staticky neurčitých prutových konstrukcí

Page 14: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

14

Metody řešení staticky neurčitých konstrukcí

Metoda Neznámé Podmínky Charakter metody

Počet neznámých

Základní soustava

Způsob vytvoření ZS

silová síly, momenty

přetvárné deformační

metoda přímá

ns stupeň statické

neurčitosti

staticky určitá

odstranění přebytečných

vazeb deformační deformace

(posunutí, pootočení)

rovnováhy (sil a

momentů)

metoda nepřímá

np stupeň přetvárné neurčitosti

přetvárně určitá

přidání fiktivních

vazeb hybridní síly a

deformace přetvárné a rovnovážné

n

Page 15: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

15

Vznik a vývoj deformační metody

Ostenfeld- v roce 1926 publikoval práci Die Deformationsmetode

Hardy Cross- v roce 1929 publikoval metodu rozdělování momentů

Václav Dašek, akademik- metoda rozdělování sil a momentů

Rozvoj DM spojen s rozvojem počítačů od 60. letminulého století

Page 16: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Silová metoda

21

4

llpro

ns

ZS2X 3X

F F

1X4X

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

2

22

2

45

FF

FFpro

z

x

Page 17: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Deformační podmínky

0

0

0

0

40444343242141

30434333232131

20424323222121

10414313212111

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

ZS2X 3X

F F

1X4X

Neznámé – síly, momenty

Page 18: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Řešení

NxF

xF

2zF

2zF

2zF

2

zF

V

lFz8

1 lFz

8

1lFz

8

1

lFz8

1lFz

8

1

M

lFM

lFM

FR

FR

FR

FH

FH

zc

za

z

c

zb

z

a

xb

xa

8

1

8

1

2

2

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

Page 19: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Vznik a vývoj deformační metody

Asger Skovgaard Ostenfeld- v roce 1926 publikoval práci Die Deformationsmetode

Hardy Cross- v roce 1929 publikoval metodu rozdělování momentů

Václav Dašek, akademik- metoda rozdělování sil a momentů

Rozvoj DM spojen s rozvojem počítačů od 60. letminulého století

Page 20: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Deformační metoda

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

0

0

000

0

21

21

ccc

bbb

aaa

wu

ll

lllwu

wu

21

21

, 2

1

llun

lllun

bbp

bp

Přetvárná neurčitost:

Vyplývá z fiktivních vazeb

Page 21: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

Silové podmínky

0

0

bi

bxi

M

F

,

,,

Neznámé – posuny, pootočení

)(?

?

2

pb

b

npro

u

Page 22: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Vstupy a neznámé obecné deformační metody (ODM)

Neznámé – posuny, pootočení

Prut oboustranně monoliticky připojený a prut konstantního průřezu

E … modul pružnosti

A … plocha průřezu

I … moment setrvačnosti

l … délka prutu

*aw

ba*au *

bu

*bw

*a

*b

l

IAE ,,*x

*z

Page 23: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Znaménková konvence ODM

Neznámé – posuny, pootočení

ba*

abX

*

abZ

*

baX

*

baZ

*

abM*

baM

l

*x

*z+

Page 24: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Podmínky rovnováhy

Ve styčníku i musí být splněny

3 podmínky rovnováhy:

0

0

,, 0

i

zi

xi

M

F

cbaiF

a b c

aM

aR

aHcbM

bR

cM

cH

cR

abMabM baMbaM

bcMbcM cbM

abXabX

abZabZbaXbaX

baZbaZ bcZbcXbcX

bcZ cbZ cbXcbX

cbZ

Ve styčníku vždy stejně velké síly jako na konci přilehlého prutu, ale opačného směru.

Page 25: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Princip superpozice

Sílové účinky v uzlech: primární stav (reakce vyjmutých prutů)

sekundární stav (vliv u a ve styčníku)

0

0

0

i

zi

xi

M

F

biF

b

bR

baM bcM

baX

baZbcX

bcZ

bababa

bababa

bababa

MMM

ZZZ

XXX

,

ba

ba

bababa

X

X

XXX

Page 26: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Primární stav

21l

21l

22l

22l

45

F F

ab

c

F

a b c

F

b

Zadání:

Primární stav, po vložení fiktivních vazeb:

Fiktivní vazby neumožňují určit posunutí ub a pootočení b

Primární koncové síly jsou reakce na vyjmutém nosníku.

45

Page 27: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Primární stav

F

a b c

F

b

x

z

ba*

abX

*

abZ

*

baX

*

baZ

*

abM*

baMF

cb*

bcX

*

bcZ

*

cbX

*

cbZ

*

bcM*

cbMF

Zvolíme souřadný systémV rovinné konstrukci 3 složky vnitřních sil,

na každém konci prutu 3 koncové síly

Pozor na konvence a značení koncových sil

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

Page 28: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Primární stav – směr x

Primární koncové síly řešíme obecně silovou metodou:

22x

bax

abF

XF

X **

Symetrie zde vede ke zjednodušení.

ba*

baX*abX

F

21l

21l

Page 29: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Primární stav – směr z

Primární koncové síly řešíme obecně silovou metodou:

22z

baz

abF

ZF

Z **

Symetrie zde vede ke zjednodušení.

ba

*

abZ *

baZ

F

21l

21l

Page 30: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Primární stav – rotace kolem osy y

Primární koncové síly řešíme obecně silovou metodou:

88

lFM

lFM z

baz

ab **

ba

F

21l

21l

*

abM*

baM

Page 31: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Primární stav

ba*

abX

*

abZ

*

baX

*

baZ

*

abM*

baMF

cb*

bcX

*

bcZ

*

cbX

*

cbZ

*

bcM*

cbMF

Primární koncové síly řešíme silovou metodou:

22

**x

bax

abF

XF

X

Page 32: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Primární stav

ba*

abX

*

abZ

*

baX

*

baZ

*

abM*

baMF

cb*

bcX

*

bcZ

*

cbX

*

cbZ

*

bcM*

cbMF

Primární koncové síly řešíme silovou metodou:

22

**z

baz

abF

ZF

Z

Page 33: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Primární stav

ba*

abX

*

abZ

*

baX

*

baZ

*

abM*

baMF

cb*

bcX

*

bcZ

*

cbX

*

cbZ

*

bcM*

cbMF

Primární koncové síly řešíme silovou metodou:

lFMlFM zbazab

8

1

8

1 **

Page 34: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Primární stav

ba*

abX

*

abZ

*

baX

*

baZ

*

abM*

baMF

cb*

bcX

*

bcZ

*

cbX

*

cbZ

*

bcM*

cbMF

Primární koncové síly řešíme silovou metodou:

lFMlFM

FZ

FZ

FX

FX

zbazab

zba

zab

xba

xab

8

1

8

1

22

22

**

**

**

lFMlFM

FZ

FZ

FX

FX

zcbzbc

zcb

zbc

xcb

xbc

8

1

8

1

22

22

**

**

**

Page 35: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Podmínky rovnováhy

Ve styčníku i musí být splněny

3 podmínky rovnováhy:

0

0

,, 0

i

zi

xi

M

F

cbaiF

a b c

aM

aR

aHcbM

bR

cM

cH

cR

abMabM baMbaM

bcMbcM cbM

abXabX

abZabZbaXbaX

baZbaZ bcZbcXbcX

bcZ cbZ cbXcbX

cbZ

Ve styčníku vždy stejně velké síly jako na konci přilehlého prutu, ale opačného směru.

Page 36: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Podmínky rovnováhy ve styčníku bve směru osy x

a b c

aM

aR

aHcbM

bR

cM

cH

cR

abMabM baMbaM

bcMbcM cbM

abXabX

abZabZbaXbaX

baZbaZ bcZbcXbcX

bcZ cbZ cbXcbX

cbZ

Podmínka rovnováhy ve směru osy x ve styčníku b:

00 bcbaxb XXF

Primární koncové síly a nezajistí rovnováhu.2

xba

FX

2x

bcF

X

Page 37: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Podmínky rovnováhy ve styčníku bve směru osy x

a b c

aM

aR

aHcbM

bR

cM

cH

cR

abMabM baMbaM

bcMbcM cbM

abXabX

abZabZbaXbaX

baZbaZ bcZbcXbcX

bcZ cbZ cbXcbX

cbZ

Vycházíme s interakce mezi prutem a styčníkem.

Page 38: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Podmínky rovnováhy ve styčníku bve směru osy x

b

bR

baM bcM

baX

baZbcX

bcZ

00 bcbaxb XXF

Musí zde působit sekundární koncové síly, které jsou funkcí přetvoření konců prutů.

bcbcbc

bababa

XXX

XXX

Page 39: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Sekundární stav

Výpočet sekundárních koncových sil

cbbcbaab XXXX ,

baX

abX

au bu

Dle Hookova zákona pro EA = konst.:

abab

baab

ababbaabab

uul

EAXX

EA

Xl

EA

Xluul

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

EA

lNl

Page 40: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Sekundární stav

Výpočet sekundárních koncových sil

cbbcbaab XXXX ,

baX

abX

au bu

Obdobně bcbc

bccb uul

EAXX

V našem případě: llllluubcabca

21

,0

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

abab

baab uul

EAXX

Po úpravě:bbcba

ul

EAXX

^ ^

Page 41: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Výsledný stav, výpočet přetvoření ub

Je dán superpozicí primárního a sekundárního stavu

Po dosazení do podmínky rovnováhy v ose x:

EA

lFu

Fl

EAu

ul

EAFu

l

EAF

XXXX

XXXXXXXX

xb

xb

bx

bx

bcbcbaba

bcbcbcbabababcba

2

2

022

0

, ,0

bbaX bcX

Page 42: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Koncové síly a reakce ve směru osy x

xxx

bx

ababab FEA

lF

l

EAFu

l

EAFXXX

222

Koncové síly

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

*x

*z+

Reakce

xcbccbc

xabaaba

FXHXH

FXHXH

0

0 aaHabM

XabXaaaaaaH

abM

XabX

c cH

cbXZ

ccccc cH

cbXZ

Page 43: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Koncové síly a reakce ve směru osy x

xxx

bx

cbcbcb

xxb

xbcbcbc

xx

b

xbababa

xxx

bx

ababab

FEA

lF

l

EAFu

l

EAFXXX

EA

lF

l

EAFu

l

EAFXXX

EA

lF

l

EAFu

l

EAFXXX

FEA

lF

l

EAFu

l

EAFXXX

222

0222

0222

222Koncové síly

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

*x

*z+

Reakce

xcbccbc

xabaaba

FXHXH

FXHXH

0

0 aaHabM

XabXaaaaaaH

abM

XabX

c cH

cbXZ

ccccc cH

cbXZ

Page 44: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Podmínky rovnováhy ve styčníku bmomentová podmínka

a b c

aM

aR

aHcbM

bR

cM

cH

cR

abMabM baMbaM

bcMbcM cbM

abXabX

abZabZbaXbaX

baZbaZ bcZbcXbcX

bcZ cbZ cbXcbX

cbZ

Momentová podmínka ve styčníku b:

00 bcbab MMM

0 ,8

1 ,

8

1 bcbazbczba MMlFMlFM

Primární koncové momenty zajistí pro lab=lbc=l rovnováhu:

Sekundární koncové momenty jsou v daném případě nulové

ˆ ,ˆbcbcbcbcbabababa MMMMMMMM

Neplatí pro rozdílné délky lab a lbc a asymetrické zatížení

Page 45: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Podmínky rovnováhy, reakce ve styčníku a

Pro lab=lbc při daném zatížení jsou všechny sekundární koncové síly nulové.

Ve styčníku a platí:

a b c

aM

aR

aHcbM

bR

cM

cH

cR

abMabM baMbaM

bcMbcM cbM

abXabX

abZabZbaXbaX

baZbaZ bcZbcXbcX

bcZ cbZ cbXcbX

cbZ

lFMMMMMM

FZRZRZR

zabaabaaba

zabaabaaba

8

1 0

2 0

ijij MZ ˆ a ˆ

Page 46: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Podmínky rovnováhy reakce ve styčníku b ve směru osy z

Ve styčníku b platí:

a b c

aM

aR

aHcbM

bR

cM

cH

cR

abMabM baMbaM

bcMbcM cbM

abXabX

abZabZbaXbaX

baZbaZ bcZbcXbcX

bcZ cbZ cbXcbX

cbZ

08

1

8

1

22

0

lFlFMMMM

FFF

ZZR

ZRZZRZ

zzbcbabcba

zzz

bcbab

bcbbabcbba

Moment Mb je nenulový 8

lFM z

b

Page 47: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Vnitřní síly nad podporou b

bcbbab

bcbcbaba

bcbcbaba

MMMM

ZVZV

XNXN

b

bR

baMbcM

baX

baZbcX

bcZ

b

bR

baM bcM

baN

baV

bcN

bcV

ODMKonvence

N,V,M

Page 48: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Podmínky rovnováhy, reakce ve styčníku c

Ve styčníku c platí:

a b c

aM

aR

aHcbM

bR

cM

cH

cR

abMabM baMbaM

bcMbcM cbM

abXabX

abZabZbaXbaX

baZbaZ bcZbcXbcX

bcZ cbZ cbXcbX

cbZ

2

8

1

0

2

0

lFMM

MMMM

FZR

ZRZR

zcbc

cbccbc

zcbc

cbccbc

Page 49: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Řešení

NxF

xF

2zF

2zF

2zF

2

zF

V

lFz8

1 lFz

8

1lFz

8

1

lFz8

1lFz

8

1

M

lFM

lFM

FR

FR

FR

FH

FH

zc

za

z

c

zb

z

a

xb

xa

8

1

8

1

2

2

21l

21l

22l

22l

F F

ab

c

Page 50: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Konstrukční systém a nosná funkce

Skeletový systém podélný

• Nízká tuhost, vhodné pro nižší budovy,

• Omezená řešení fasády, zastínění místností,

• Podélné instalace.

Matoušková, D. Pozemní stavitelství I, VUT Brno

Page 51: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Konstrukční systém a nosná funkce

Skeletový systém příčný

• Vyšší tuhost, vhodné pro vyšší budovy,

• Variabilní řešení fasády, prosvětlené místnosti,

• Komplikace při provádění podélných instalací.

Matoušková, D. Pozemní stavitelství I, VUT Brno

Page 52: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Konstrukční systém a nosná funkce Skeletový systém obousměrný

• Vysoká tuhost, vhodné pro vysoké budovy,

• Omezené řešení fasády, zastínění místností,

• Komplikace při provádění podélných instalací.

Matoušková, D. Pozemní stavitelství I, VUT Brno

Page 53: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Konstrukční systém a nosná funkce Skeletový systém obousměrný

Sherwood residence, Saigon, Vietnam

Page 54: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Konstrukční systém a nosná funkce Skeletový systém obousměrný

mimo středně zatížené sloupy v přízemí

Sherwood residence, Saigon, Vietnam.

Page 55: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Základní postup u deformační metody

1. Určí se stupeň přetvárné neurčitosti (odpovídá počtu neznámých přetvoření a řešených rovnic)

2. Vypočtou se primární koncové síly každého prutu3. Sestaví se podmínky rovnováhy v uzlech (koncové síly prutů –

sekundární – se vyjádří pomocí parametrů deformace)4. Řešením rovnic se určí parametry deformace (pootočení, posunutí)5. Parametry deformace umožňují vypočíst sekundární koncové síly6. Vypočtou se celkové koncové síly v uzlech jako součet primárních a

sekundárních koncových sil a z nich reakce a složky vnitřních sil v jednotlivých prutech

7. Provede se kontrola správnosti řešení pomocí tří statických podmínek rovnováhy celku

Page 56: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Varianty deformační metody

Obecná deformační metoda ODM, zanedbává vliv posouvajících sil na přetvoření konstrukce, počítá se změnou délky prutu způsobenou normálovými silami

Zjednodušená deformační metoda ZDM, zanedbává vliv normálových a posouvajících sil na přetvoření konstrukce (nepočítá se změnou délky prutu, výjimkou je změna délky prutu způsobena změnou teploty)

Page 57: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Výpočtový model rovinného rámu

Idealizuje se

tvar: tvořený střednicemi prutů (přisouzeny geometrické a

průřezové charakteristiky a vlastnosti materiálu)

styk prutů: - styčníky monolitické (rámové)

- kloubové (nerámové)

styk prutů a vnějších vazeb

zatížení (silové, deformační)

Page 58: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Styčníky (uzly) rovinné prutové konstrukce

(a) Monolitický (rámový) styčník

(b) Rámový styčník s kloubově připojeným prutem

(c) Kloubový (nerámový) styčník

Zpracováno dle Kadlčák, J., Kytýr, J., STATIKA STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ II, VUT v Brně, naklad. VUTIUM, Brno 2001

Page 59: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Pruty a styčníky rovinné stavební konstrukce

Oboustranně monoliticky připojenýJednostranně kloubově připojený Oboustranně kloubově připojený

Styčník: - volný (nepodepřený)- podepřený (vázaný)

Zpracováno dle Kadlčák, J., Kytýr, J., STATIKA STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ II, VUT v Brně, naklad. VUTIUM, Brno 2001

Page 60: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Pruty a styčníky rovinné stavební konstrukce

Každý volný (nepodepřený) styčník má tři složky přemístění

Zpracováno dle Kadlčák, J., Kytýr, J., STATIKA STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ II, VUT v Brně, naklad. VUTIUM, Brno 2001

Page 61: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Různá připojení prutů a jejich vliv na přemístění

Page 62: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Vnější vazby prutové soustavy

Page 63: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Výpočtový model rovinné prutové konstrukce

1311011243 p

n

Stupeň přetvárné neurčitosti: np=3t+2k+p-pv

t počet monolitických styčníkůk počet kloubových styčníkůp počet jednoduchých kloubových podepřenípv počet vnějších vazeb umístěných u styčníků

13pn

Page 64: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Vliv převislého konce na styčník prutové soustavy

Síla F působící na převislém konci je ekvivalentnísilám a momentu působícím ve styčníku

Page 65: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Počet neznámých parametrů deformace pro různá připojení prutů

Page 66: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Příklady výpočtových modelů

Page 67: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Příklady výpočtových modelů

Page 68: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Příklady výpočtových modelů

Page 69: Téma 1 Obecná deformační metoda, podstata DMfast10.vsb.cz/konecny/files/sskII_pr/sskII_01.pdf · 2020. 10. 1. · 10. Zjednodušená deformační metoda 11. Zjednodušená deformační

Použitá literatura

[1] Kadlčák, J., Kytýr, J., Statika stavebních konstrukcí II. Staticky neurčité prutové konstrukce. Učebnice, druhé vydání. VUTIUM, Brno 2004.


Recommended