KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Samankaltaiset tiedostot
KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001: Statiikka L3 Luento : Jäykän kappaleen tasapaino

KJR-C1001: Statiikka L5 Luento : Palkin normaali- ja leikkausvoima sekä taivutusmomentti

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Tasokehät. Kuva. Sauvojen alapuolet merkittyinä.

Analysoidaan lämpöjännitysten, jännityskeskittymien, plastisten muodonmuutosten ja jäännösjännityksien vaikutus

SUORAN PALKIN TAIVUTUS

HYPERSTAATTISET RAKENTEET

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

SUORAN PALKIN RASITUKSET

Määritetään vääntökuormitetun sauvan kiertymä kimmoisella kuormitusalueella Tutkitaan staattisesti määräämättömiä vääntösauvoja

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Aksiaalisella tai suoralla leikkauksella kuormitettujen rakenneosien lujuusopillinen analyysi ja suunnittelu

STATIIKKA. TF00BN89 5op

Harjoitus 4. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa a) ja b) sekä laske c) kohdan tehtävä.

TAVOITTEET Määrittää taivutuksen normaalijännitykset Miten määritetään leikkaus- ja taivutusmomenttijakaumat

RISTIKKO. Määritelmä:

normaali- ja leikkaus jännitysten laskemiseen pisteessä Määritetään ne tasot, joista suurimmat normaali- ja leikkausjännitykset löytyvät

Rakenteiden mekaniikka TF00BO01, 5op

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Tukilaitteet

KJR-C1001: Statiikka L2 Luento : voiman momentti ja voimasysteemit

7. Suora leikkaus TAVOITTEET 7. Suora leikkaus SISÄLTÖ

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KONETEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA TASORISTIKKORAKENTEEN GRAAFINEN JA ANALYYTTINEN TARKASTELU. Toni Sievola KANDIDAATINTYÖ Ohjaaja: Hannu Liedes

Harjoitus 7. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

10 knm mm 1000 (a) Kuva 1. Tasokehä ja sen elementtiverkko.

A on sauvan akselia vastaan kohtisuoran leikkauspinnan ala.

MEI Kontinuumimekaniikka

RASITUSKUVIOT (jatkuu)

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet, tentti

2 SUORA SAUVA ja PALKKI Suoran sauvan puhdas veto tai puristus Suoran palkin taivutus Harjoitustehtäviä 71

8. Yhdistetyt rasitukset

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

MUODONMUUTOKSET. Lähtöotaksumat:

Voimat mekanismeissa. Kari Tammi, Tommi Lintilä (Janne Ojalan kalvoista)

Luvun 5 laskuesimerkit

TERÄSRISTIKON SUUNNITTELU

Laskuharjoitus 7 Ratkaisut

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto

Kon Mekanismiopin perusteet

ARK-A.3000 Rakennetekniikka (4op) Rakenteiden mekaniikka II. Dipl.Ins. Hannu Hirsi.

Avainsanat: geometria, kolmio, ympyrä, pallo, trigonometria, kulma

PÄÄKANNATTAJAN LIITOSTEN MITOITUS

Luvun 5 laskuesimerkit

RAK Statiikka 4 op

0, niin vektorit eivät ole kohtisuorassa toisiaan vastaan.

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet

Kitka ja Newtonin lakien sovellukset

Harjoitus 1. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa [a), b)] ja laske c) kohdan tehtävä.

RASITUSKUVIOT. Kuvioiden laatimisen tehostamiseksi kannattaa rasitukset poikkileikkauksissa laskea seuraavassa esitetyllä tavalla:

Vektorialgebra 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori

Mekaanisin liittimin yhdistetyt rakenteet. Vetotangolla vahvistettu palkki

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 07: Aksiaalinen sauvaelementti, osa 2.

Luvun 10 laskuesimerkit

Laskuharjoitus 3 Ratkaisut

Lineaarinen yhtälöryhmä

c) Vektorit ovat samat, jos ne ovat samansuuntaiset ja yhtä pitkät. Vektorin a kanssa sama vektori on vektori d.

Juuri 4 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. b) B = (3, 0, 5) K2. 8 ( 1)

Materiaalien mekaniikka

RTEK-2000 Statiikan perusteet. 1. välikoe ke LUENTOSALEISSA K1705 klo 11:00-14:00 sekä S4 klo 11:15-14:15 S4 on sähkötalossa

Numeeriset menetelmät

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Tehtävien ratkaisut

A-osio. Tehdään ilman laskinta ja taulukkokirjaa! Valitse tehtävistä A1-A3 kaksi ja vastaa niihin. Maksimissaan tunti aikaa suorittaa A-osiota.


Hilbertin aksioomat ja tarvittavat määritelmät Tiivistelmä Geometria-luentomonisteesta Heikki Pitkänen

Ylioppilastutkintolautakunta S t u d e n t e x a m e n s n ä m n d e n

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 9: Greenin lause

Pythagoraan polku

SISÄLTÖ Venymän käsite Liukuman käsite Venymä ja liukuma lujuusopin sovelluksissa

Tekijä Pitkä matematiikka Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4).

PUHDAS, SUORA TAIVUTUS

DI Risto Lilja, kommentaattori RI, DI Aarre Iivonen Tampereen ammattikorkeakoulu, valvojana Olli Saarinen

ARK-A.3000 Rakennetekniikka (4op) Rakenteiden mekaniikka IV. Hannu Hirsi.

Algebra I, harjoitus 5,

Lineaarialgebra MATH.1040 / voima

Suora. Määritelmä. Oletetaan, että n = 2 tai n = 3. Avaruuden R n suora on joukko. { p + t v t R},

Lujuusopin jatkokurssi IV.1 IV. KUORIEN KALVOTEORIAA

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Reaalilukuvälit, leikkaus ja unioni (1/2)

OSIITAIN JA YKKIEN LIITOSTEN V AIKUTUS PORTAALIKEHAN VOI MASUUREISIIN. Rakenteiden Mekaniikka, Vol.27 No.3, 1994, s

Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

RAKENNEPUTKET EN KÄSIKIRJA (v.2012)

Preliminäärikoe Pitkä Matematiikka

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

2.3 Voiman jakaminen komponentteihin

Transkriptio:

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 3.3.2016 Susanna Hurme

Päivän aihe: Ristikon sauvavoimat (Kirjan luvut 6.1-6.4) Osaamistavoitteet: Ymmärtää, mikä on ristikkorakenne Osata soveltaa aiemmin kurssilla opittuja 1. vapaakappalekuvaa ja 2. tasapainoyhtälöitä yksinkertaisen staattisesti määrätyn tasoristikon sauvavoimien laskemiseen Sisältö: Määritellään yksinkertainen ristikko Lasketaan sauvavoimat nivelten tasapainoehtojen menetelmällä Tunnistetaan nollasauvat Lasketaan sauvavoimat leikkausmenetelmällä

Yksinkertainen ristikko (Kirjan luku 6.1) Mikä on tasoristikko? Kuormitus samassa tasossa kuin ristikko Suunnitteluoletukset Yksinkertaisen ristikon määritelmä

Sauva vs. palkki Sauvassa vaikuttaa vain akselin suuntaisia voimia Palkki kantaa taivuttavaa kuormitusta.

Yksinkertainen ristikko (Kirjan luku 6.1) Mikä on tasoristikko? Kuormitus samassa tasossa kuin ristikko Suunnitteluoletukset 1. Kaikki ulkoiset voimat kohdistuvat niveliin 2. Sauvat on yhdistetty kitkattomilla nivelillä Sauvojen akselit leikkaavat samassa pisteessä Yksinkertaisen ristikon määritelmä Laajennetaan peruskolmioristikkoa kahdella sauvalla ja uudella liitoksella D

Nivelten tasapainoehtojen menetelmä (Kirjan luku 6.2) Jos ristikko on tasapainossa, myös sen jokainen nivel on tasapainossa F BA (vetoa) F BA (vetoa) F BC (puristusta) F BC (puristusta) F BA (vetoa) F BC (puristusta) Piirretään ristikon nivelille vapaakappalekuvat ja ratkaistaan sauvavoimat, sopivassa järjestyksessä A x F BA A F CA F CA F CA F CA F BC C Tukireaktiot on hyvä ratkaista ensin koko ristikon vapaakappalekuvasta A y C y

Esimerkki Ratkaisusuunnitelma: Lasketaan ensin tukireaktiot koko ristikon vapaakappalekuvasta. Sen jälkeen piirretään nivelten vapaakappalekuvat, joista ratkaistaan tuntemattomat sauvavoimat. y Määritä kaikki ristikon sauvavoimat. Osoita jokaisen sauvan kohdalla, onko sauva vedossa vai puristuksessa. A y C y C x x + ΣF x = 0 450 kn C x = 0 C x = 450 kn + ΣM A = 0 450 kn 4m + C y (8m) = 0 C y = 225 kn + ΣF y = 0 225 kn + A y = 0 A y = 225 kn

Esimerkki Nivelissä A ja C on kaksi tuntematonta sauvavoimaa, ja nivelessä D kolme. Meillä on käytettävissä kaksi voimatasapainoyhtälöä, joten voimme ratkaista vain kaksi tuntematonta kerrallaan. Aloitetaan siis nivelestä A tai C. Määritä kaikki ristikon sauvavoimat. Osoita jokaisen sauvan kohdalla, onko sauva vedossa vai puristuksessa. A 225 kn y F AD F AB + ΣF y = 0 225 kn F AD sin 45 = 0 45 F AD = 318.2 kn = 318 kn x + ΣF x = 0 318.2 kn cos 45 + F AB = 0 F AB = 225 kn Nyt voidaan ratkaista joko nivel B, C tai D. F CD F CB 45 225 kn y 450 kn C x + ΣF y = 0 225 kn + F CD sin 45 = 0 F CD = 318.2 kn = 318 kn + ΣF x = 0 318.2 kn cos 45 F CB + 450 kn = 0 F CB = 225 kn

Sauvan DB voima voidaan ratkaista joko nivelestä D tai B. Esimerkki y Määritä kaikki ristikon sauvavoimat. Osoita jokaisen sauvan kohdalla, onko sauva vedossa vai puristuksessa. 45 318.2 kn D F DB 450 kn x 45 318.2 kn + ΣF y = 0 318.2 kn sin 45 318.2 kn sin 45 F DB = 0 puristusta vetoa nollasauva vetoa vetoa F DB = 0 kn Sauva DB on ns. nollasauva. Osoitetaan vielä vedossa ja puristuksessa olevat sauvat kuvasta.

Nollasauvat (Kirjan luku 6.3) Sauva, jonka voima annetulla kuormituksella on nolla Voidaan tunnistaa ja poistaa analyysista jo ennen voimien ratkaisemista, mikä vähentää laskemistyötä. Poista nollasauvat vain jos olet täysin varma! Nollasauvan tunnistaminen: 1. Jos kuormittamattomaan niveleen tulee vain kaksi sauvaa, joiden akselit eivät ole samalla suoralla, molemmat sauvat ovat nollasauvoja 2. Jos kuormittamattomaan niveleen tulee kolme sauvaa, joista kahden akselit ovat samalla suoralla, kolmas sauva on nollasauva

Leikkausmenetelmä (Kirjan luku 6.4) Jos ristikko on tasapainossa, sen kaikkien osien on oltava tasapainossa. Kun halutaan ratkaista jonkin tietyn sauvan rasitus, leikataan ristikko sopivasta kohdasta niin, että kyseinen sauva tulee leikatuksi. Käytettävissä on kolme tasapainoyhtälöä, joten valitaan poikkileikkaus, joka leikkaa korkeintaan kolme sauvaa. ΣF x = 0 ΣF y = 0 ΣM O = 0 Leikatun osan vapaakappalekuviosta ratkaistaan tuntemattomat sauvavoimat. Ennen leikkausta on yleensä hyvä ratkaista koko ristikon tukireaktiot.

Esimerkki Ratkaisusuunnitelma: Lasketaan ensin tukireaktiot koko ristikon vapaakappalekuvasta. Sen jälkeen leikataan ristikko sauvojen GF, GD ja CD kohdalta ja ratkaistaan rasitukset sauvoissa. y Määritä sauvavoimat sauvoissa GF, GD ja CD. Osoita jokaisen sauvan kohdalla, onko sauva vedossa vai puristuksessa. A x x A y E y Tehdään leikkaus sauvojen GF, GD ja CD kautta, ja ratkaistaan voimat ristikon oikeanpuoleisen leikkauksen vapaakappalekuvasta. Siten riittää, että ratkaisemme tukireaktion pisteessä E. + ΣM A = 0 10 kn 2m 25 kn 4m 15 kn(6m) + E y (8m) = 0 E y = 26.25 kn

Leikataan ristikko sauvojen GF, GD ja CD kohdalta. Esimerkki Määritä sauvavoimat sauvoissa GF, GD ja CD. Osoita jokaisen sauvan kohdalla, onko sauva vedossa vai puristuksessa. Piirretään leikatun osan vapaakappalekuva. F GF F GD F CD y x 1m G 5m 2m F Lasketaan tuntemattomat voimat soveltamalla tasapainoyhtälöitä. + ΣM D = 0 Sauvassa GF vaikuttavan voiman varsi pisteeseen D saadaan määritettyä helposti, kun ymmärretään, että sama voima vaikuttaa koko sauvan matkalla. Voima F GF voidaan siis liu uttaa pisteeseen G, ja jakaa x- ja y-suuntaisiin komponentteihin. Vielä helpommalla päästään, kun annetaan voiman F GF liukua pisteeseen F. 26.25 kn 2m F GF 2 5 2m = 0 F GF = 29.3 kn

Esimerkki F GF y G Määritä sauvavoimat sauvoissa GF, GD ja CD. Osoita jokaisen sauvan kohdalla, onko sauva vedossa vai puristuksessa. F GD F CD x 3m C 2m 13m D V V P Lasketaan loput tuntemattomat voimat. + ΣM G = 0 26.25 kn 4m 15kN 2m F CD 3m = 0 F CD = 25 kn + ΣF x = 0-25 kn + 29.3 2 5 kn F GD 2 13 = 0 F GD = 2.25 kn

Yhteenveto Tutustuimme käytännön kannalta merkittävään statiikan perusperiaatteiden sovelluskohteeseen: yksinkertaisiin tasoristikoihin Opimme tunnistamaan yksinkertaisen tasoristikon ja ymmärtämään siihen liittyvät oletukset Kaikki kuormitukset kohdistuvat liitoksiin Sauvoihin kohdistuu vain akselin suuntaisia voimia (vetoa tai puristusta) Sauvat ovat kiinni toisissaan kitkattomilla nivelillä Harjoittelimme ristikon sauvavoimien ratkaisemista kahdella menetelmällä nivelten tasapainoehtojen menetelmällä ja leikkausmenetelmällä