Στηριξη Φορεα
1. Το πρόβλημα ζητά:
(α) Το είδος στήριξης στα σημεία Α και Β.
(β) Τον αριθμό βαθμών ελευθερίας που επιτρέπει η στήριξη στο Β.
(γ) Την τοποθέτηση των αντιδράσεων στα σημεία Α και Β.
(δ) Να χαρακτηρίσουμε την κατασκευή (στατικά ορισμένη ή αόριστη).
(ε) Να υπολογίσουμε τις άγνωστες αντιδράσεις στη στήριξη Α και Β.
2. Ανάλυση στήριξης:
- Σημείο Α: Σταθερή στήριξη (π.χ. άρθρωση ή ενδεχομένως κινητήρια βάση) που εμποδίζει τόσο τη μετατόπιση όσο και τη στροφή.
- Σημείο Β: Συνήθως κυλινδρική ή ροδέλα κάσας που επιτρέπει ορισμένες κινήσεις.
3. Βαθμοί ελευθερίας στη στήριξη Β:
- Αν η στήριξη Β είναι κυλινδρική, τότε επιτρέπει κίνηση σε μία διεύθυνση και αποκλείει κίνηση σε άλλη, δηλαδή αφήνει έναν ή δύο βαθμούς ελευθερίας.
4. Τοποθέτηση αντιδράσεων:
- Στο Α: κάθετη και οριζόντια συνιστώσα αντίδρασης, καθώς και ροπή.
- Στο Β: κάθετη ή οριζόντια αντίδραση ανάλογα με τη στήριξη.
5. Στατική οριστότητα:
- Αριθμούμε τις αντιδράσεις και τις εξισώσεις ισορροπίας.$\Rightarrow$ Αν οι εξισώσεις (3 στα επίπεδα) καλύπτουν τις άγνωστες αντιδράσεις, τότε η κατασκευή είναι στατικά ορισμένη διαφορετικά αόριστη.
6. Υπολογισμός αντιδράσεων:
Δίνεται:
- $F_1=8$ kN, $F_2=5$ kN, $F_3=7$ kN.
- Μήκη $A\Gamma=2.5$ m, $\Gamma\Delta=4.5$ m.
- Ύψη $AB=4.3$ m, $\Delta-\text{βάση}=1.25$ m.
Αρχίζουμε από τον οριζόντιο άξονα και ισορροπία δυνάμεων:
$$\sum F_x = 0: A_x - F_3 = 0 \Rightarrow A_x = 7 \text{kN}$$
Κάθετη ισορροπία δυνάμεων:
$$\sum F_y = 0: A_y + B_y - F_1 - F_2 = 0 \Rightarrow A_y + B_y = 8 + 5 = 13 \text{kN}$$
Ροπή γύρω από το Α:
Υπολογίζουμε ροπή με θετική φορά αντιθέτως των δεικτών του ρολογιού:
$$\sum M_A = 0: -F_1 \times 2.5 - F_2 \times (2.5 + 4.5) + B_y \times 7 = 0$$
$$-8 \times 2.5 - 5 \times 7 + 7 B_y = 0$$
$$-20 -35 + 7 B_y = 0 \Rightarrow 7 B_y = 55 \Rightarrow B_y = \frac{55}{7} \approx 7.86 \text{ kN}$$
Επιλύοντας για $A_y$:
$$A_y = 13 - 7.86 = 5.14 \text{ kN}$$
7. Τελικές αντιδράσεις:
- Οριζόντια στο Α: $A_x=7$ kN προς τα δεξιά.
- Κάθετη στο Α: $A_y=5.14$ kN προς τα πάνω.
- Κάθετη στο Β: $B_y=7.86$ kN προς τα πάνω.
- Στροφή στο Α πιθανώς δεν υπάρχει αν θεωρήσουμε άρθρωση.
Επομένως, η κατασκευή είναι στατικά ορισμένη.