Beispiel: Gerader Träger mit Gelenk
Für die Berechnung der Schnittgrößen statisch bestimmter ebener Systeme gibt es hier keine
speziellen interaktiven Programme, weil diese Aufgaben durch die Programme für statisch
unbestimmte Systeme mit abgedeckt werden. Hier wird die Berechnung eines Beispiels "Schritt
für Schritt" demonstriert (hier findet man ein
weiteres Beispiel).
Aufgabe
Für den skizzierten geraden Biegeträger mit Gelenk sollen der Querkraft-
und der Biegemomentenverlauf grafisch dargestllt werden. Gesucht sind außerdem die Lagerreaktionen und die Werte
für FQ und Mb an den markanten
Punkten.
Gegeben: a , q0 , F = 5 q0a .
Berechnung mit dem interaktiven Programm "Gerade Biegeträger"
- Für die nicht als Zahlenwerte gegebenen Längen und Belastungen werden Einheitswerte verwendet:
a = 1 , q0 = 1 ⇒ F = 5 .
Die damit ermittelten Ergebnisse sind zunächst auch dimensionslose Werte.
Die dimensionslosen
Kräfte (Querkräfte und Lagerreaktionen) sind mit
q0a zu multiplizieren,
die dimensionslosen Momente (Biegemomente, Einspannmoment) mit
q0a2, um zu den "normalen"
dimensionsbehafteten Größen zu kommen.
- Nach dem Start des interaktiven
Programms "Gerade Biegeträger"
(und Doppelklick in den Mittelbereich) wird zunächst die Zeichenfläche an das aktuelle
Problem angepasst:
- Element erzeugen: Zunächst wird ein Element ohne Linienlast erzeugt. Nach Anklicken
des Angebots ganz rechts oben im Menü "Mauseingabe" am rechten Rand ändert die
gepickte Fläche die Farbe. Der Text "Element" ändert sich ("Knoten 1 picken"), und
es erscheint ein Element in der Zeichenfläche:
- Der rot gezeichnete Knoten wird mit der Maus bis zur Koordinate 0
geführt und dort durch Klicken fixiert (bei der Mausbewegung wird die
jeweils aktuelle Koordinate in der Registerkarte "Knoten" im linken Menü angezeigt).
Danach wird der andere Knoten rot und kann zur
Koordinate 3 geführt und dort durch Klick fixiert werden. Damit ist ein Element
erzeugt. Dass dem Element eine Biegesteifigkeit (links farblich unterlegt zu sehen)
zugeordnet wurde, muss für die Berechnung statisch bestimmter Systeme nicht
weiter beachtet werden.
- Damit ist ein Element erzeugt. Der Vorgang
wird für ein Element mit Linienlast wiederholt (Klicken auf
das untere der beiden Symbole im Angebot "Element" rechts oben
und Fixieren der beiden Knoten bei 3 bzw. 4.5).
Auch für die Linienlastintensitäten sind die Standardwerte gleich 1, die akzeptiert
werden können. Die Zeichfläche sieht nun so aus (man beachte, dass alle Eingaben
unter dem Bild protokolliert werden):
- Die Eingabe der Lager und des Gelenks ist besonders einfach: Man klickt auf das passende
Symbol im rechten Menüangebot, das Symbol erscheint in der Zeichenfläche, wird
mit der Maus zu dem gewünschten Punkt in der Zeichenfläche geführt und dort
mit Mausklick fixiert.
- Die Eingabe der Einzelkraft geschieht auf die gleiche Weise, es muss jedoch noch
die Frage nach der Intensität beanwortet werden. Das folgende Bild zeigt die
bereits fixierte Einzelkraft, für die im Eingabebereich links der Wert 5
eingegeben wurde:
Man beachte, dass durch die Einzelkraft und das Gelenk das ursprüngliche Element 1
automatisch in 3 Elemente zerlegt wurde.
- Das Berechnungsmodell ist komplett. Nach Anklicken des grünen Buttons "Berechne" erscheinen
die Ergebnisse. Die mit "Biegelinie" überschriebene Grafik sollte nicht beachtet werden,
und für die darunter dargestellten Schnittgrößenverläufe sollte man sich die
zugehörigen Werte an den Knoten durch Klick auf den Button "Schnittgrößen" (unten
rechts) anzeigen lassen:
- Die Ergebnisse sind exakt. Das gilt auch für die Lagerreaktionen, die nach Klick
auf den Button "Lagerreaktionen" angezeigt werden: