Diplomprüfung in TM 1, SS07 - Institut für Technische und ...

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Aufgabe 2 (16 Punkte) Ein Gelenkbalken (Länge 5a, Biegesteifigkeit EI) ist in den Punkten A und B gelagert. Der Balken ist wie skizziert durch eine Streckenlast q 0 sowie durch eine Kraft F = 2 2q a unter 45° belastet. A a o F = 2 45° 2a 2q o a 2a B q 0 x a) Bestimmen Sie den Normalkraftverlauf N(x), die kontinuierliche Belastung q(x) sowie Querkraft Q(x) und Biegemomentverlauf M(x) im Gelenkbalken mit Hilfe von Klammerfunktionen. N(x) = _ q(x) = _ Q(x) = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ z M(x) = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Der Balken wurde freigeschnitten _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ F Ax M A F = 2 45° 2q o a q 0 x b) Zeichnen Sie den Normal-, Querkraft- und Biegemomentenverlauf. F Az F Bz N(x) z a 2a 2a q 0 a a a 5a x − q 0 und die Lagerreaktionen und Momente ergeben sich zu FAx = 2q oa , FAz = −3q oa , FBz = −q oa , M = 5q a A o 2

Q(x) und für den rechten Balkenteil (3a ≤ x ≤ 5a) ergibt sich Biegelinie w 2 (x) zu 1 ⎡qo 4 ⎤ w 2(x) = { x 3a} + D1x + D2 EI ⎢ − 24 ⎥ . ⎣ ⎦ q 0 a a − q 0 a 5a x c) Wie lauten die Randbedingungen für die Biegelinie w 1 (x)? , − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − d) Wie lauten die Randbedingungen für die Biegelinie w 2 (x)? M(x) , − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − q 2 0 a − q 2 0 a a 5a x e) Berechnen Sie die Durchbiegung im Gelenk. w 1 (3a) = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Aufgrund des Gelenks bei x=3a hat die Ableitung der Biegelinie dort eine Unstetigkeitsstelle. Die Biegelinien der Balkenstücke links und rechts des Gelenks müssen daher getrennt voneinander betrachtet werden. Für den linken Balkenteil (0 ≤ x ≤ 3a) ergibt sich die Biegelinie w 1 (x) zu 1 ⎡ 1 3 1 3 5 2 ⎤ 2 w1(x) = qoax qoa{ x a} qoa x + C1x + C2 EI ⎢− + − + 2 3 2 ⎥ , ⎣ ⎦

Aufgabe 2 (16 Punkte)<br />

E<strong>in</strong> Gelenkbalken (Länge 5a, Biegesteifigkeit EI) ist <strong>in</strong> den Punkten A <strong>und</strong> B<br />

gelagert. Der Balken ist wie skizziert durch e<strong>in</strong>e Streckenlast q 0 sowie durch<br />

e<strong>in</strong>e Kraft F = 2 2q a unter 45°<br />

belastet.<br />

A<br />

a<br />

o<br />

F = 2<br />

45°<br />

2a<br />

2q<br />

o<br />

a<br />

2a<br />

B<br />

q 0<br />

x<br />

a) Bestimmen Sie den Normalkraftverlauf N(x), die kont<strong>in</strong>uierliche Belastung<br />

q(x) sowie Querkraft Q(x) <strong>und</strong> Biegemomentverlauf M(x) im Gelenkbalken<br />

mit Hilfe von Klammerfunktionen.<br />

N(x) =<br />

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q(x) =<br />

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Q(x) =<br />

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M(x) =<br />

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Der Balken wurde freigeschnitten<br />

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F Ax<br />

M A<br />

F = 2<br />

45°<br />

2q<br />

o<br />

a<br />

q 0<br />

x<br />

b) Zeichnen Sie den Normal-, Querkraft- <strong>und</strong> Biegemomentenverlauf.<br />

F Az<br />

F Bz<br />

N(x)<br />

z<br />

a<br />

2a<br />

2a<br />

q 0 a<br />

a<br />

a<br />

5a<br />

x<br />

− q 0<br />

<strong>und</strong> die Lagerreaktionen <strong>und</strong> Momente ergeben sich zu<br />

FAx = 2q oa<br />

, FAz<br />

= −3q<br />

oa<br />

, FBz<br />

= −q<br />

oa<br />

, M = 5q a<br />

A<br />

o<br />

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