Titel: | Analytisch-graphisches Verfahren zur Bestimmung der Durchbiegung zwei- und dreifach gestützter Träger. |
Autor: | Max Kloss |
Fundstelle: | Band 318, Jahrgang 1903, S. 145 |
Download: | XML |
Analytisch-graphisches Verfahren zur Bestimmung
der Durchbiegung zwei- und dreifach gestützter Träger.
Von Dr.-Ing. Max Kloss.
Analytisch-graphisches Verfahren zur Bestimmung der Durchbiegung
zwei- und dreifach gestützter Träger.
Um bei Drehstrommotoren einen möglichst guten cos φ zu erhalten, muss man bekanntlich den Luftraum
zwischen rotierendem und festem Teil möglichst klein machen. Mit Rücksicht auf die
Betriebssicherheit ist es dann erforderlich, dass die Durchbiegung der Welle einen
bestimmten Prozentsatz des Luftabstandes nicht übersteigt. Die Berechnung der Welle
auf Festigkeit (zulässige Belastung auf Biegung und Drehung) genügt nicht, da sie
hinsichtlich der Durchbiegung meist zu schwache Wellen liefert.
Das Bedürfnis nach einer einfachen Methode zur Bestimmung der Durchbiegung für zwei- und dreifach gelagerte glatte und mehrfach abgesetzte
Wellen hat den Verfasser zur Ausarbeitung des im folgenden dargestellten
Verfahrens veranlagst, das selbstverständlich nicht nur für Wellen, sondern ganz
allgemein für beliebige Träger gilt.
Mit Rücksicht auf den im Rahmen einer Zeitschrift zur Verfügung stehenden Raum
beschränken wir uns auf die Wiedergabe des Verfahrens für die verschiedenen in der
Praxis vorkommenden Fälle und verweisen bezüglich der ausführlichen Ableitung der
Gleichungen, sowie bezüglich ausführlich durchgeführter, der Praxis entnommener
Anwendungsbeispiele auf die unter gleichem Titel im Buchhandel erschienene
Abhandlung.Analytisch-graphisches Verfahren zur Bestimmung der Durchbiegung zwei-
und dreifach gestützter Träger. Mit besonderer Berücksichtigung der
Berechnung von Drehstrommotorenwellen. Von Diplomingenieur Max Kloss. Von der Technischen Hochschule zu
Dresden zur Erlangung der Würde eines Doktoringenieurs genehmigte
Dissertation. Berlin 1902. Kommissionsverlag Polytechnische Buchhandlung A.
Seydel. Preis 3 Mark. Mit 43 Textfiguren und 4 Tafeln.
Das Verfahren ist kein einheitliches, wie z.B. das Mohrsche Verfahren des Seilpolygons. Es beruht vielmehr auf wechselseitiger
Anwendung von Rechnung und Zeichnung, indem man, soweit die Formeln sich für den
Gebrauch des Rechenschiebers eignen, die Werte rechnerisch ermittelt, andere
wiederum konstruiert. Die Konstruktionen ergeben sich einfach als graphische Bilder
der analytisch abgeleiteten Gleichungen.
Bei mehrfach abgesetzten Trägern stösst man auf mehr oder minder komplizierte
analytische Ausdrücke. Hierbei werden jedoch umständliche Rechnungen vermieden durch
Benutzung der vom Verfasser aufgestellten graphischen Tabellen, aus denen gewisse
Hilfsgrössen entnommen werden, mit deren Hilfe die Konstruktionen in denkbar
einfachster Weise ausgeführt werden können.
Wir werden zunächst den glatten Träger, und zwar den zweifach gestützten mit Innen-
und Aussenlast beanspruchten, sowie den dreifach gestützten Träger behandeln und
dann zum abgesetzten Träger übergehen.
A. Der glatte Träger.
I. Der zweifach gestützte Träger.
a. Träger mit Innenlast.
Wir beziehen die Gleichung der elastischen Linie auf ein rechtwinkliges
Koordinatensystem, dessen Ursprung in einem der beiden Stützlager liegt und
dessen Abscissenachse horizontal angenommen wird.
Textabbildung Bd. 318, S. 145
Fig. 1.
Um die im folgenden abzuleitenden Gleichungen für spätere, kompliziertere
Fälle verwenden zu können, wollen wir annehmen, dass die beiden Lager (Fig. 1) einen Höhenunterschied Δy2
haben, wobei jedoch vorausgesetzt sein soll, dass diese Grösse Δy2
ebenso wie alle Ordinaten der elastischen Linie im Vergleich zur Trägerlänge
l so klein ist, dass für alle Punkte x das Längenelement der elastischen Linie dl gleich seiner Projektion dx gesetzt werden kann. Wenn wir ferner die
Wirkung der Schubkräfte und der in den Lagern auftretenden Reibungskräfte,
vernachlässigen, so gelten für den in Fig. 1
dargestellten Träger folgende Beziehungen:
Das im Angriffspunkte der Kraft P auftretende
Biegungsmoment ist
M=\frac{P\cdot a\cdot b}{l} . . . . . (1.
und das in einem beliebigen Punkte x auftretende Biegungsmoment ist
M_x=\frac{M\cdot x}{a} für x ≦ a . .
. (2.
bezw.
M_x=\frac{M\,(l-x)}{b} für x ≥ a . . . (3.
Für die elastische Linie gilt dann die Bedingung
\frac{d^2\,y}{d\,x^3}=-\frac{M_x}{E\cdot J} . . . . (4.
worin E der
Elastizitätsmodul und J das Trägheitsmoment des
Trägers im Querschnitt x ist.
Unter der Annahme, dass J für alle Querschnitte
gleich gross ist, lässt sich diese Gleichung bequem integrieren. Die
Integrationskonstanten ergeben sich aus den Bedingungen, dass für x = 0 y = 0, für x = l y = Δy2 sein muss und dass die für die beiden
Abschnitte a und b
geltenden Gleichungen für den Punkt x = a gleiche Ordinaten und gleiche Tangenten geben
müssen. Wir erhalten dann für den Abschnitt a
(also für Werte von x ⋜ a) als Gleichung der elastischen
Linie
y=\frac{M}{6\,E\,J}\,\left[(l+b)\cdot x-\frac{x^3}{a}\right]+\Delta\,y_2\cdot \frac{x}{l} . . (5.
Uns interessieren jedoch vor allem die absoluten Durchbiegungen (y' in Fig. 1),
gemessen von der Lagerverbindungslinie aus.
Da diese Verbindungslinie die Gleichung
y''=\Delta\,y_2\cdot \frac{x}{l}
hat, so erhalten wir für die absoluten
Durchbiegungen
y'=y-y''=\frac{M}{6\,E\,J}\,\left[(l+b)\,x-\frac{x^3}{a}\right]
=\frac{P\,a\,b}{6\,E\,J\,l}\,\left[(l+b)\cdot x-\frac{x^3}{a}\right] . . . (6.
oder auch
y'=\frac{M}{6\,E\,J}\,\left[(a+2\,b)\,x-\frac{x^3}{a}\right]
=\frac{P\,a\,b}{6\,E\,J\,l}\,\left[(a+2\,b)\,x-\frac{x^3}{a}\right] . . . (6a.
Da in diesen Gleichungen der Lagerhöhenunterschied Δy2 nicht mehr vorkommt, so gilt
unter den gemachten Voraussetzungen für einen zweifach gestützten mit
Einzellast beanspruchten Träger folgender Satz:
Satz 1. Die absoluten
Durchbiegungen, in vertikaler Richtung von der Lagerverbindungslinie aus
gemessen, sind unabhängig vom Lagerhöhenunterschiede Δy2.
Für den Abschnitt b gelten natürlich ganz analoge Gleichungen. Man erhält sie
aus den obigen, indem man a und b miteinander vertauscht und die Strecken x vom andern Lager aus misst. Will man jedoch
das oben angenommene Koordinatensystem beibehalten, so erhält man als Gleichung der elastischen Linie für den Abschnitt b (also für Werte von x ⋝ a).
y=\frac{M}{6\,E\,J\,b}\,[x^3-3\,l\,x^2+2\,l^2\,x-a^2\,(l-x)]-\Delta\,y_2\,\frac{x}{l} . . . . . (7.
Die absolute Durchbiegung ist dann
y'=\frac{M}{6\,E\,J\,b}\,[x^3-3\,l\,x^2+2\,l^2\,x-a^2\,(l-x)] . . . (8.
Satz 1 gilt also auch für den Abschnitt b.
Die Durchbiegung im Angriffspunkte der Kraft P
erhält man aus Gleichung (6. für x = a
f=\frac{M\,a\,b}{3\,E\,J}=\frac{P\,a^2\,b^2}{3\,E\,J\,l} . . . . .(9.
Für das Aufzeichnen der elastischen Linie ist es wünschenswert, für jeden
beliebigen Punkt der Kurve die Tangente zu kennen. Vor allem interessiert
uns die Neigung der elastischen Linie im
Auflager. Wir bestimmen sie am einfachsten durch Ermittelung des
von der Lagertangente auf der Kraftachse gebildeten Abschnittes ha (von
der Lagerverbindungslinie aus gemessen). Dieser ist (Fig. 1)
h_a-a\cdot \left(\frac{d\,y}{d\,x}\right)_{x=0}-\Delta\,y_2\cdot \frac{a}{l}
Aus Gleichung (5. ergiebt sich nun durch Differentiation
\frac{d\,y}{d\,x}=\frac{M}{6\,E\,J}\,\left[l+b-\frac{3\,x^2}{a}\right]+\frac{\Delta\,y_2}{l} . . . (10.
Somit für x = 0
h_a=\frac{M\,a\,(l+b)}{6\,E\,J}=\frac{M\,a\,(a+2\,b)}{6\,E\,J} . . . .(11.
Es ist demnach auch diese Strecke unabhängig vom Lagerhöhenunterschied.
Aus Gleichung (9. und (11. ergiebt sich
\frac{h_a}{f}-\frac{a+2\,b}{2\,b}=\frac{b+\frac{a}{2}}{b}
und demnach
h_a=f\cdot \frac{1+\frac{a}{2}}{b} . . . (12.
Entsprechend findet man für die andere Lagertangente den Abschnitt
h_b=f\cdot \frac{a+\frac{b}{2}}{a} . . . (13.
Textabbildung Bd. 318, S. 146
Fig. 2.
Aus diesen Gleichungen ergiebt sich eine sehr einfache Konstruktion für die
Lagertangenten (Fig. 2). Die einzelnen Punkte
sind mit Ziffern bezeichnet in der Reihenfolge, wie sie bei der Konstruktion
erhalten werden. 1 und 2 sind die beiden Lager, 3 der
Angriffspunkt der Kraft P, 4 und 5 die
Halbierungspunkte der Strecken a und b, sodass Strecke
(2/4)=b+\frac{a}{2} und (1/5)=a-\frac{b}{2}
ist. 6 ist der Endpunkt
der Strecke f, die nach Gleichung (9. bekannt
ist. Man bestimmt dann 7 als Schnittpunkt der
Linie 2/6 mit der Vertikalen 4/4' und macht 7/8
∥ l/2. Dann ist 1/8 die gesuchte Lagertangente für Punkt 1. Ebenso bestimmt man durch 9 und
10 die Lagertangente für Punkt 2.
Der Unterschied zwischen der Tangehtenordinate ha und der Kurvenordinate
f (Strecke (6/8) in Fig. 2) ist
s_a=h_a-f=f\,\left(\frac{b+\frac{a}{2}}{b}-1\right)
s_a=f\cdot \frac{a}{2\,b} . . . . (14.
Entsprechend
s_b=f\cdot \frac{b}{2\,a} . . . . (15.
Man kann diese Strecken auch direkt aus M
berechnen, ohne vorher erst f bestimmen zu
müssen. Aus Gleichung (9. und (14. ergiebt sich
s_a=\frac{M\cdot a^2}{6\,E\,J} . . . . (16.
Entsprechend
s_b=\frac{M\cdot b^2}{6\,E\,J} . . . . (17.
Wir sehen aus Gleichung (16., dass bei gegebenem Momente M die Strecke sa unabhängig von b, also vom Horizontal abstand der beiden Lager
ist, d.h. wenn wir bei einem Träger das im Punkt x = a auftretende Moment M kennen, so können wir für den Abschnitt a die Ordinatendifferenz sa
berechnen, ohne dass wir über Entfernung und Art des zweiten Stützpunktes
näheres zu wissen brauchen. Ausserdem ist sa auch vom Lagerhöhenunterschiede Δ
y2
unabhängig.
Wir werden diese Eigenschaften später beim zweifach gestützten Träger mit
Aussenlast, sowie beim dreifach gestützten Träger anwenden.
Für einen beliebigen Punkt x (Fig. 3) ist die Ordinatendifferenz zwischen
Kurve und Lagertangente
s_x=x\cdot \left(\frac{d\,y}{d\,x}\right)_{x=0}-y=x\,\left[\frac{M}{6\,E\,J}\,(l+b)+\frac{\Delta\,y_2}{l}\right]-\frac{M}{6\,E\,J}\,\left[(l+b)\,x-\frac{x^3}{a}\right]-\,\frac{\Delta\,y_2}{l}\cdot
x
s_x=\frac{M\,x^3}{6\,E\,J\,a} . . . . . (18.
also bei gegebenem M
sowohl von b als von Δy2 unabhängig.
Aus Gleichung (16. und (18. ergiebt sich ferner
s_x=s_a\,\left(\frac{x}{a}\right)^3 . . . . . (19.
Mit Hilfe dieser einfachen Gleichung können wir für jeden Punkt x des Abschnittes a die zugehörige Ordinate der elastischen Linie sehr leicht
bestimmen. Wir kennen aus Gleichung (9. die Durchbiegung f in der Kraftachse und können nach Fig. 2 die Lagertangente konstruieren. Damit
ist aber sa = ha
– f bekannt. Für ein beliebiges x < a
berechnet man dann aus Gleichung (19. die Grösse sx und trägt diese auf der
zugehörigen Ordinate der Lagertangente ab. Der so erhaltene Endpunkt der
Strecke ist ein Punkt der elastischen Linie.
Textabbildung Bd. 318, S. 147
Fig. 3.
Da die Strecken sx in späteren Abschnitten eine
bedeutsame Rolle spielen werden, wollen wir der Kürze halber eine besondere
Bezeichnung dafür einführen. Wir gehen dabei von der Betrachtung aus, dass
der Träger in der Ruhelage mit der Richtung der einen (z.B. der linken)
Lagertangentezusammenfiele und dass die Biegungskurve entstanden wäre
unter der Einwirkung des rechten Auflagerdruckes, der das freie Ende des
Trägers von der Richtung der linken Lagertangente weg nach oben biegt. Wir
wollen daher die Strecken sx als „Aufbiegung“ bezeichnen.
Für die Aufzeichnung der elastischen Linie empfiehlt es sich, den zu
x=\frac{a}{2} gehörigen Kurvenpunkt zu bestimmen, da man (Fig. 2) von der Konstruktion der Lagertangente
her bereits die Vertikale 4/4' im Punkte
x=\frac{a}{2} hat. Für diesen Fall muss nach Gleichung (19. sein
s_{\frac{a}{2}}=s_a\,\left(\frac{1}{2}\right)^3=\frac{s_a}{8}
Da nun auf der Vertikalen 4/4' bereits durch die
Linien 1/6 und 1/8
die Strecke
(11/12)=\frac{s_a}{2}
abgeschnitten wird, so braucht man nur diese Strecke
in vier gleiche Teile zu teilen. Der der Lagertangente zunächst liegende
Teilpunkt 13 ist der gesuchte Punkt der
elastischen Linie.
Wir wollen nun für einen beliebigen Punkt der
Kurve die zugehörige Tangente bestimmen. Um sie
in einfacher Weise konstruieren zu können, brauchen wir nur den von ihr auf
der Lagervertikalen 1/1' gebildeten Abschnitt
zu bestimmen, den wir mit gx bezeichnen wollen (Fig. 3).
Für den in Fig. 1 dargestellten allgemeinen
Fall, in dem die beiden Lager einen Höhenunterschied Δy2 haben,
erhalten wir für den gesuchten Abschnitt
g_x=y-x\,\frac{d\,y}{d\,x}
Setzt man hier für y den Wert aus Gleichung (5.
und für \frac{d\,y}{d\,x} den Wert aus Gleichung (10. ein, so erhält man
g_x=\frac{M}{3\,E\,J}\cdot \frac{x^3}{a} . . . (20.
einen Wert, der wieder von Δy2 und bei gegebenem Moment auch
von b unabhängig ist.
Aus Gleichung (18. und (20. ergiebt sich die sehr einfache Beziehung
gx = 2 . sx . . . (21.
Da die Grösse gx ebenfalls für die späteren
Konstruktionen viel verwendet wird, wollen wir sie der Kürze wegen einfach
als Tangentenabschnitt bezeichnen und darunter
stets den von einer beliebigen Kurventangente auf der Lagervertikalen
gebildeten Abschnitt verstehen.
Wir finden somit aus den oben gegebenen Ableitungen folgende wichtige
Sätze:
Satz 2. Für alle Punkte zwischen dem einen Lager und
der Kraftachse ist der Tangentenabschnitt gleich der doppelten
zugehörigen Aufbiegung.
Satz 3. Ist bei einem Träger der eine Stützdruck
gegeben, so ist für alle Punkte zwischen dem Lager und der Kraftachse
die Aufbiegung und der Tangentenabschnitt unabhängig vom
Horizontalabstande und vom Höhenunterschiede des andern Lagers.
Es mag bei dieser Gelegenheit noch einmal ausdrücklich auf die für den
Höhenunterschied Δy2 gemachte Voraussetzung hingewiesen werden, dass nämlich Δy2 im Vergleich
zur Trägerlange sehr klein ist.
Die Bedeutung des Satzes 3 zeigt sich in Fig.
4. Wenn wir für einen beliebigen Punkt x des daselbst dargestellten Trägers die Aufbiegung sx und
den Tangentenabschnitt gX, also auch die zugehörige Tangente
bestimmt haben, so wissen wir, dass für jeden andern Träger mit gleichem E und J und
gleichem Stützdruck im linken Lager für Punkt x
die Aufbiegung sx und der Tangentenabschnitt gx
genau dieselben Werte haben, wie für den ersten Träger, dass also die beiden
Tangenten die Lagervertikale im selben Punkte schneiden. Solche Tangenten
wollen wir der Einfachheit halber als verwandte
Tangenten bezeichnen. Wir haben dann folgenden Satz:
Satz 4. Verwandte Tangenten schneiden sich auf der
zugehörigen Lagervertikalen.
Textabbildung Bd. 318, S. 148
Fig. 4.
Die Tangente im Angriffspunkte der Kraft P.
Aus Gleichung (21. folgt ohne weiteres für x =
a (Fig.
3)
ga = 2 . sa . . . . (22.
und entsprechend
ga = 2 . sb . . . . (23.
Setzt man in diese Gleichungen die Werte (16. und (17. ein, so erhält man
g_a=\frac{M\cdot a^2}{3\,E\,J} . . . . (24.
g_b=\frac{M\cdot b^2}{3\,E\,J} . . . . (25.
Kennt man bereits die Durchbiegung f, so kann
man die beiden Tangentenabschnitte auch aus dieser bestimmen. Aus den
Gleichungen (22. und (14. bezw. (23. und (15. ergiebt sich nämlich
g_a=f\cdot \frac{a}{b} . . . . (26.
g_b=f\cdot \frac{b}{a} . . . . (27.
Durch Multiplikation dieser beiden Gleichungen erhält man schliesslich
gagb = f2 . . . . (28.
Satz 5. Die Durchbiegung f im
Angriffspunkte der Kraft P ist das geometrische Mittel der beiden
zugehörigen Tangentenabschnitte gaund gb.
Aus den bisherigen Ableitungen ergiebt sich ohne weiteres, wie der Verlauf
der elastischen Linie einer zweifach gestützten glatten Trägers mit
Innenlast in einfachster Weise aufgezeichnet werden kann. Man berechnet
zunächst nach Gleichung (9. die Durchbiegung f
im Angriffspunkte der Kraft P. Dann werden nach
Fig. 2 die beiden Lagertangenten
konstruiert, die uns die Aufbiegungen sa und sb liefern. Nach Fig. 3 kann dann ein beliebiges Kurvenpunkt
unter Benutzung der Gleichung (19. für die Aufbiegung bestimmt werden, zu
dem sich nach Gleichung (21. ohne weiteres die zugehörige Tangente ergiebt.
Schliesslich findet man unter Berücksichtigung der Beziehungen ga =
2sa
und gb
= 2sb
nach Fig. 3 die Tangente im Punkte der
Durchbiegung f.
Will man nur diese Tangente der elastischen Linie im Angriffspunkte der Kraft
P bestimmen, so ist es nicht erst nötig,
die Lagert an genten und die Grossen sa und sb zu ermitteln. Man
bestimmt dann einfach die Tangentenabschnitte ga und gb nach
den Beziehungen (26. und (27.
g_a=f\,\frac{a}{b} und g_b=f\,\frac{b}{a}
Die sehr einfache Konstruktion ist aus Fig. 5
ohne weiteres ersichtlich. 7/8 ist die gesuchte
Tangente, die natürlich durch Punkt 4 gehen
muss, was als Kontrolle für genaues Zeichnen dienen kann.
Wir haben jetzt immer nur den linken Kurvenast zwischen Lager und Kraftachse
betrachtet. Es ist selbstverständlich,dass für den rechten Kurvenast
b in sich genau dieselben Sätze gelten, wie
sie bisher für den linken (a) abgeleitet
wurden. Wir wollen jetzt untersuchen, wie die Tangenten des einen von den
Grossen des anderen Astes abhängen.
Textabbildung Bd. 318, S. 148
Fig. 5.
Textabbildung Bd. 318, S. 148
Fig. 6.
In Fig. 6 ist die elastische Linie eines
Trägers aufgezeichnet einmal für den Fall horizontaler Lagerung (y-Kurve) und dann für den Fall, dass die Lager
einen Höhenunterschied Δy2 haben (y'-Kurve), wobei Δy2 den auf S. 145 gemachten
Voraussetzungen genügen möge. An beide Kurven sind im Punkte x (> a) die
Tangenten gelegt. Dann zeigt sich, dass auch hier der auf der linken Lagervertikalen gebildete
Tangentenabschnitt für beide Kurven gleich, also unabhängig vom
Lagerhöhenunterschiede Δy2 ist. Der Beweis ist sehr einfach. Es sei
zunächst gx' der Abschnitt für die y'-Kurve, gx der für die y-Kurve. Nach Satz 1 sind die absoluten
Durchbiegungen der beiden Kurven einander gleich; also
y'-\Delta\,y_2\,\frac{x}{l}=y
(in Fig. 6 ist Δy2 negativ angenommen.)
oder
y'=y+\Delta\,y_2\,\frac{x}{l}
Somit
\frac{d\,y'}{d\,x}=\frac{d\,y}{d\,x}+\frac{\Delta\,y_2}{l}
Nun ist der Tangentenabschnitt für die y-Kurve
g_x=y-x\,\frac{d\,y}{d\,x}
und entsprechend für die y-Kurve
g_x'=y'-x\,\frac{d\,y'}{d\,x}=y+\Delta\,y_2\,\frac{x}{l}-x\,\frac{d\,y}{d\,x}-\Delta\,y_2\,\frac{x}{l}
also
g_x'=y-x\,\frac{d\,y}{d\,x}=g_x w. z.B. w.
Satz 6. Für alle Punkte
zwischen der Kraftachse und dem einen Lager sind die auf der anderen
Lagervertikalen gebildeten Tangentenabschnitte unabhängig vom
Lagerhöhenunterschiede Δy2.
Die zugehörigen Tangenten sind verwandt.
Um die Abhängigkeit zwischen gx und b
bezw. l zu bestimmen, müssen wir die allgemeine
Gleichung von gx für x> a aufstellen. Es ist
g_x=y-x\,\frac{d\,y}{d\,x}
Aus Gleichung (8. ist der Wert von y bekannt und
durch Differenzieren der Wert von \frac{d\,y}{d\,x} leicht bestimmbar. Wir erhalten
durch Einsetzen dieser Werte in obige Gleichung nach einigen kleinen
Umformungen
g_x=\frac{M}{6\,E\,J\,b}\,\left[-2\,x^3+3\,l\,x^2-a^2\,l\right] (für x ≥ a) . . (29.
Für x = a erhält man g_a=\frac{M\,a^2}{3\,E\,J}
was mit Gleichung (24. übereinstimmt.
Für x = l erhält
man
g_l=\frac{M\,l\,(l+a)}{6\,E\,J}=\frac{M\,l\,\left(a+\frac{b}{2}\right)}{3\,E\,J} . . (30.
Wir wollen die Gleichung (29. noch etwas näher untersuchen. In Fig. 7 ist das Momentendreieck dargestellt.
3 ist der Angriffspunkt der Kraft P. (3/5) = M =
Biegungsmoment im Punkte 3. Das im Punkte x auftretende Biegungsmoment (4/6) ist M_x=M\,\frac{l-x}{b} Verlängern wir 2/5 bis zum Schnittpunkte 7 mit der Lagervertikalen 1/1' und ziehen wir die Linie 4/5, die 1/1' in
8 schneidet, so ist
(1/7)=M\,\frac{l}{b}=(1/8)-(7/8)=M\cdot \frac{x}{x-a}-M_x\cdot \frac{a}{x-a}
Durch eine einfache Umformung können wir nun Gleichung (29. auf die Form
bringen
g_x=\frac{M\,(l-x)}{3\,E\,J\ \ \ b}\,x^2+\frac{M}{6\,E\,J}\cdot \frac{l}{b}\,(x-a)\,(x+a)
Setzt man hier die eben gefundenen Werte für M\,\frac{l-x}{b} und M\,\frac{l}{b} ein,
so erhält man
g_x=\frac{M_x\cdot x^2}{3\,E\,J}+\frac{M\cdot x\,(x+a)}{6\,E\,J}-\frac{M_x\cdot a\,(x+a)}{6\,E\,J} . . (31.
Textabbildung Bd. 318, S. 149
Fig. 7.
In dieser Gleichung ist aber weder l noch b enthalten. Um gx bestimmen zu können,
ist es nur erforderlich, dass wir wissen, nach welchem Gesetze sich das
Biegungsmoment Mx in Abhängigkeit von x ändert, d.h. wir müssen die Neigung der
Momentenlinie 5/6 kennen. Daraus folgt aber,
dass bei gegebenem M und Mx der
Tangentenabschnitt gx für den Punkt x unabhängig von den Grossen des jenseits von x
liegenden Trägerabschnittes ist.
Da der Zweck dieser Betrachtung zunächst noch nicht ersichtlich sein dürfte,
mag hier der Hinweis Platz finden, dass wir das eben gefundene Ergebnis
später benutzen werden, um in einfacher Weise die elastische Linie von
Trägern aufzuzeichnen, die auf ihrer Länge verschiedene Trägheitsmomente
haben.
(Fortsetzung folgt.)