Transcript leksjon-14

Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyemoment
• Bøyespenninger
• Skjærkrefter
• Skjærspenninger
• Skjærkraft- og bøyemomentdiagrammer
• Dimensjonering av bjelker
• Deformasjoner (nedbøyning)
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyemoment
• Bøyespenninger
y
x
la
F
1
FAx
1
A
FAy
B
Snitt 1-1
FB
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyemoment
• Bøyespenninger
1
1
Ft
Mb
Ft
Mb
a
Nøytrallag
1
Fs
Fs
1
Nøytral
akse
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyemoment
• Bøyespenninger
1
Ft
Mb
Indre moment:
a
Nøytrallag
1
Fs
M i  Ft  a
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyemoment
• Bøyespenninger
Ytre moment:
la
F
Mb1  FAy  la
1
FAx
1
A
FAy
B
Snitt 1-1
FB
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyemoment Nm
la
F
1
FAx
1
A
FAy
B
Snitt 1-1
FB
Det indre momentet Mi i snittet 1-1 er i likevekt med det
ytre momentet Mb1
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyemoment Nm
1
1
Ft
Mb
Ft
Mb
a
1
Fs
Fs
1
Bjelkesnittet 1-1 er påvirket av et bøyemoment både på venstre
side av snittet og på høyre side av snittet. Disse er like store og
opphever hverandre
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyemoment Nm
la
F
1
FAx
1
A
FAy
B
Snitt 1-1
FB
Bøyemomentet om et tverrsnitt er lik momentet om snittet
av de ytre kreftene til venstre for snittet eller lik momentet
om snittet av de ytre kreftene til høyre for snittet
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyemoment Nm
la
F
1
FAx
1
A
FAy
B
Snitt 1-1
l
2
l
2
FB
l

M b1  FAy  la  FB  l  la   F    la 
2

Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyespenninger N/mm2
y0
y
Nøytralakse
M b1
b 
y
I x0
x0
TP - tyngdepunkt I x 0  Arealmoment om
nøytralaksen
y  Avstand fra nøytralaksen
til spenningen
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Bøyespenninger N/mm2
• Spenningsfordeling over bjelketverrsnittet
y
b
M b1
b 
y
I x0
x
b
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkrefter
• Skjærspenninger
y
x
la
F
1
FAx
1
A
FAy
B
Snitt 1-1
FB
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkrefter N
1
1
V1
V1
1
1
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkrefter N
1
V1
1
Indre kraft (skjærkraft): V1
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkrefter N
1
V1
FAx
1
FAy
Den indre kraften Vi i snittet 1-1 er i likevekt
med den ytre kraften FAy
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkrefter N
1
1
V1
V1
1
1
Bjelkesnittet 1-1 er påvirket av et skjærkraft både på venstre
side av snittet og på høyre side av snittet. Disse er like store og
opphever hverandre
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkrefter N
la
F
1
FAx
1
A
FAy
B
Snitt 1-1
FB
Skjærkraften i et bjelketverrsnitter lik summen av kreftene
noramlt på bjelken til venstre eller til høyre for snittet.
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkrefter N
la
F
1
FAx
1
A
FAy
B
Snitt 1-1
FB
V1  FAy  FBy  F
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærspenninger N/mm2
y0
x0
TP - tyngdepunkt
V1  S x 0

I x0  b
I x 0  Arealmoment om
nøytralaksen
S x 0  Statisk moment om
nøytralaksen
b  Bredde på profilet
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærspenninger N/mm2
• Spenningsfordeling over bjelketverrsnittet
y0
x0

V1  S x 0

I x0  b
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkraftdiagrammer
• Viser hvordan skjærkraften varierer langs
bjelken
• Skjærkraften i et snitt er summen av kreftene
normalt på bjelken til venstre for snittet
• Krefter oppover til venstre for snittet er positive
• Krefter oppover til høyre for snittet er negative
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkraftdiagrammer
F N
A
FAx
B
FAy
FB
FAx
Q [kN] :
FB
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkraftdiagrammer
q N/mm2
A
FAx
B
FAy
FB
FAx
Q [kN] :
FB
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkraftdiagrammer
• Når bjelken er utsatt for rene enkeltlaster, er
skjærkraften konstant mellom lastene
(diagrammet er ”trappeformet”)
• Når bjelken er utsatt for jevnt fordelte laster,
endrer skjærkraften seg rettlinjet mellom
lastene (diagrammet er lineært)
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Momentdiagrammer
• Viser hvordan bøyemomentet varierer langs
bjelken
• Bøyemomentet i et snitt er summen av momentene
til kreftene til venstre for snittet
• Momenter som bidrar til strekk på undersiden av
bjelken er positive
• Momenter som bidrar til strekk på oversiden av
bjelken er negative
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Momentdiagrammer
F
A
FAx
B
FAy
FB
M [kNm] :
FB
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Momentdiagrammer
q N/mm2
A
FAx
M [kNm] :
B
FAy
FB
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Momentdiagrammer
• Når bjelken er utsatt for rene enkeltlaster,
endrer momentet seg rettlinjet mellom lastene
(diagrammet er lineært)
• Når bjelken er utsatt for jevnt fordelte laster,
endrer momentdiagrammet seg som en buet
linje mellom lastene (diagrammet er en
parabelkurve)
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Moment- og skjærkraftdiagrammer
F
A
B
FAx
Q [kN] :
FB
M [kNm] :
Mmaks
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Moment- og skjærkraftdiagrammer
q N/mm2
A
B
FAx
Q [kN] :
FB
M [kNm] :
Mmaks
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Skjærkraft- og momentdiagrammer
• Der hvor skjærkraftdiagrammet skjærer x-aksen
(skjærkraften er null), har momentet sin største
positive eller negative verdi.
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Dimensjonering av bjelker
• Finne det minste bjelkeprofilet som gjør at
spenningen i bjelken ikke blir større enn tillatt
spenning
F
h
FAx
A
B
l
FAy
b
Snitt 1-1
FB
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Dimensjonering av bjelker
M b1
b 
y
I x0
y0
h
x0
b
h
y
2

I x 0 M b1

y
 till
I x0
b  h3

12
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Dimensjonering av bjelker
M b1
b 
y
I x0
y0
h
x0
b
I x0
W
y
W
M b1
 till


I x 0 M b1

y
 till
Motstandsmoment
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Deformasjoner (nedbøyning)
 - krumningsvinkel [rad]
y
y – nedbøyning [mm]
x
A
F

y
B
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Deformasjoner (nedbøyning)
• Formler
Fl 3
y
3EI
Fl 2

16EI
F

A
l/2
y
B
l/2
Leksjon 14 - mekanikk - s.297–353
Bøyning av bjelker
• Deformasjoner (nedbøyning)
• Formler
5 ql 4
y
384 EI
ql3

24EI
q N/mm2

A
l/2
y
B
l/2