Reakcje podporowe

W tym wpisie dowiesz się:

1. Co to są reakcje podporowe.

2. Jakie są rodzaje podpór i ich reakcje.

​Reakcja podporowa, znana również jako reakcja w miejscu podparcia, to siła w postaci wektora, która występuje w punkcie połączenia ciała (np. belki, ramy lub kratownicy) z jego podporą, gdy zostaje ono odłączone od tej podpory.

Wszystko zaczyna się od zasad dynamiki Newtona... Ale, żeby za bardzo nie przynudzać przywołałem poniżej krótką definicję jaką podaje Wikipedia :

Jeśli ciało A działa na ciało B siłą F (akcja), to ciało B działa na ciało A siłą (reakcja) o takiej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie.

Rys.1 Akcja-reakcja. Trzecia zasada Newtona

Czyli jeśli my naciskamy na podporę jakąś siłą lub momentem to ta podpora nam oddaje. I ta siła z jaką podpora nam oddaje jest właśnie reakcją.

Dzięki temu, że siły oddziaływania się równoważą, możemy mówić o statyce, czyli ciało pozostaje w spoczynku.

Rodzaje podpór i ich reakcje podporowe

Mechanika definiuje reakcje podpór w zależności od rodzaju podpory. Poniżej znajdziesz opis najczęściej spotykanych rodzajów podpór.

Wszystkie wymienione poniżej podpory znajdziecie w aplikacji Beam solver gdzie możecie przetestować sposoby podpierania układów belkowych oraz uzyskać kompletne rozwiązanie belki krok po kroku.

Podpora przegubowa nieprzesuwna

Rys.2 Podpora stała (nieprzesuwna)

Pierwszym rodzajem podpory jaką omówimy to podpora przegubowa nieprzesuwna (stała). Taka podpora blokuje nam możliwość ruchu poziomego (oś x) oraz pionowego (oś y). Istnieje natomiast możliwość obrotu wokół przegubu. dlatego nazywana jest podporą przegubową nieprzesuwną. Okrąg na na szczycie trójkąta w którym zaczepione są reakcje to właśnie przegub.

Często pytacie, czy ważne w którą stronę przyjmuje zwrot reakcji (w którą stronę skierowana jest strzałka wektora siły)?

Zwrot możemy zakładać dowolnie, ważne żeby był zachowany stały kierunek.

Podpora przegubowa przesuwna

Rys.3 Podpora ruchoma (przesuwna)

Innym typem podpory jest podpora przegubowa przesuwna. W tej podporze mamy jedną reakcję w kierunku pionowym. To właśnie w tym kierunku nie ma możliwości ruchu. Kierunek poziomy jest uwolniony, co symbolizuje przerwa pomiędzy podłożem a podporą lub kółka symbolizujące możliwość ruchu.

Rys.4 - Podpora przegubowa przesuwna - reakcja

Możecie się spotkać w zadaniach z podporą obróconą o jakiś kąt. Wtedy pamiętajcie, żeby zwrócić kierunek reakcji prostopadle do podłoża podpory, tak jak pokazałem na rysunku powyżej.

Utwierdzenie - wspornik

Rys.5 Utwierdzenie (wspornik)

Utwierdzenie to kolejny rodzaj podpory z jakim możesz się spotkać. Tutaj dodatkowo oprócz blokowania ruchu w kierunku pionowym i poziomym zablokowana jest możliwość obrotu w w miejscu utwierdzenia. W utwierdzeniu mamy odebrane trzy stopnie swobody, wiec mamy trzy reakcje: pozioma, pionowa oraz moment.

Wspornik przesuwny - łyżwa pionowa

Rys.6 Łyżwa pionowa

Łyżwa pionowa jest podporą o wiele rzadziej spotykaną w zadaniach z mechaniki. Łyżwa pionowa ma odebrane dwa stopnie swobody poprzez reakcję poziomą oraz moment. Podpora ta nie ma możliwości ruchu w poziomie oraz obrotu.

Wspornik przesuwny - łyżwa pozioma

Rys.7 Łyżwa pozioma

Łyżwa pozioma ma również odebrane dwa stopnie swobody z tą różnicą, że posiada reakcję pionową oraz moment. Podpora ta nie ma możliwości ruchu w pionie oraz obrotu.

Rys.8 Przegub

I na koniec przegub. Ile stopni swobody odbiera przegub? Jak widzisz na rysunku powyżej są to dwa stopnie swobody. Reakcja pozioma i pionowa podobnie jak w podporze przegubowej nieprzesuwnej.