Rama z komorą zamkniętą – Jak otworzyć i nie zwariować?

Dlaczego otwieranie ramy z komorą zamkniętą to nie horror?

Wielu studentów, słysząc o ramach z komorą zamkniętą, dostaje lekkich dreszczy – jakby ktoś im powiedział, że zaraz dostaną poprawkę. Ale spokojnie! Otwieranie takiej ramy to nie operacja na otwartym sercu. No to hop, bez zbędnych formalności, zabieramy się za konkrety!

Co to jest rama z komorą zamkniętą? (I po co ją otwierać?)

Na pewno się zastanawiasz: „Dlaczego w ogóle miałbym otwierać ramę? Nie lepiej zamknąć i zapomnieć?” No niestety, czasem trzeba...

Pamiętasz, jak obliczało się momenty gnące? Jeśli nie, spokojnie – przecinamy pręt i liczymy moment z jednej albo drugiej strony. A żeby to sobie przypomnieć, oto pomocna linka: Zobacz wideo.

Poniżej zdjęcie ramy z komora zamknięta.

Jak otworzyć ramę z komorą zamkniętą bez problemów?

1. Przecinanie pręta – siła, moment i trochę zamieszania

Powiedźmy, że chcemy obliczyć moment na belce (1-A). W tym celu przeciąłem ją w jakiejś odległości x od początku układu. Następnie analizujemy wszystkie siły po lewej albo po prawej stronie przecięcia. Jest jednak mały problem. Ze względu na to, że mamy komorę zamkniętą to analizowanie układu z lewej albo z prawej strony powoduje, że układ nam się zapętla i wracamy do miejsca przecięcia tak jak na zdjęciu poniżej.  

2. Jak ograniczyć ilość niewiadomych? Sprytny przegub na ratunek!

Nie ma się od razu co załamywać! Jest metoda rozwiązywania takich układów. Wystarczy taką ram otworzyć (wyciąć kawałek pręta) i po sprawie. Ale czy takie wycinanie kawałka pręta jest zupełnie bezkarne? A no nie! Jeśli przetniemy pręt tak jak na zdjęciu powyżej to w miejscu przecięcia pojawi się siła tnąca, siła osiowa oraz moment siły. 

A więc jak przecięlibyśmy właśnie w tym miejscu to do obliczenia mielibyśmy 3 niewiadome. Hmmm trochę dużo, prawda? Pierwsze co przychodzi do głowy „a czy dałoby radę jakoś ograniczyć ilość niewiadomych?” Odpowiedź jest prosta! No pewnie, że tak! Na pewno pamiętasz, że przegub nie przenosi momentów. Tak więc jak przetniemy układ w przegubie to na pewno nie pojawi się moment. 

Przecięcie w przegubie na pewno jest lepszym rozwiązaniem niż to pierwsze, bo mamy o jedną niewiadomą mniej.  

Jest jeszcze jedna opcja. Jeżeli w układzie masz pręt przegubowo przegubowy i nie jest on obciążony żadną siłą to przecięcie takiego pręta powoduje pojawienie się tylko siły osiowej. A więc w takich prętach pojawia się tylko jedna niewiadoma.  

U nas w układzie jest taki pręt, więc nie ma się co zastanawiać najlepiej przeciąć układ właśnie na pręcie 2-4. A w miejscu przecięcia pojawi się tylko i wyłącznie siła osiowa.   

Dobra to już wiemy, jak można przecinać komory zamknięte. Pytanie jak obliczać siły pojawiające się w miejscu przecięcia? I tutaj musze cię uspokoić :) To akurat jest łatwizna, bo oblicza się to dokładnie tak samo jak reakcje. Dodatnie zwroty sił i momentów poniżej.  

Obliczmy moment względem punktu 1 z prawej strony.  

W taki właśnie prosty sposób oblicza się siły w miejscu przecięcia. Jedyne co musisz umieć to obliczać reakcje w podporach. Nic więcej! Mając już obliczone siły w miejscu przecięcia następnie możemy przejść do obliczania sił wewnętrznych, czyli momentu gnącego, siły tnącej i siły osiowej.

Co dalej? Zapisz się na kurs!

Jeśli wciąż czujesz, że rama z komorą zamkniętą to wyzwanie, nie martw się! Mam coś dla ciebie – zapraszam na moje kursy: Ramy oraz Podstawy statyki budowli. Znajdziesz tam więcej takich przykładów, a może nawet polubisz przecięcia i momenty!