KWALIFIKACJA BUD1 + BUD8 + BUD12 + BUD14 + BUD15 - CZERWIEC 2010

PYTANIE NR 27.
Wartości reakcji pionowych w podporach A i B kratownicy obciążonej jak na rysunku wynoszą.
Ilustracja przedstawia schemat kratownicy, która jest obciążona trzema siłami pionowymi.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Reakcje podporowe wyznacza się z warunków równowagi ustroju: ΣFy=0 oraz ΣM=0.
Gdy obciążenie i geometria są symetryczne, reakcje w podporach są równe i każda stanowi połowę sumy obciążeń pionowych. Wtedy wynik Ra=Rb=5 kN spełnia równowagę (łącznie 10 kN).

Pełne wyjaśnienie:

Reakcje pionowe w podporach A i B (Ra, Rb) wyznacza się z podstawowych równań statyki dla ustroju płaskiego:

  • ΣFy = 0 (suma sił pionowych równa zero),
  • ΣM = 0 (suma momentów względem dowolnego punktu równa zero).

Najpierw zapisuje się równanie sił pionowych: suma reakcji musi równoważyć sumę wszystkich obciążeń pionowych działających na kratownicę. W praktyce oznacza to, że Ra + Rb jest równe łącznej wartości obciążeń pionowych (z odpowiednimi znakami).

Następnie zapisuje się równanie momentów, najwygodniej względem jednej z podpór (np. A), aby wyeliminować jedną niewiadomą. To równanie pozwala policzyć drugą reakcję bezpośrednio z ramion sił odczytanych ze schematu.

W typowym przypadku, gdy schemat jest symetryczny (podpory w równych odległościach od środka, a obciążenia rozmieszczone symetrycznie), z równań momentów wynika Ra = Rb. Wtedy każda reakcja jest równa połowie całkowitego obciążenia pionowego. Odpowiedź Ra = Rb = 5 kN jest zgodna z takim układem (daje łącznie 10 kN reakcji).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne w tym schemacie? 4 kN i 3 kN dają zbyt małą sumę reakcji (odpowiednio 8 kN i 6 kN), więc nie spełniają ΣFy=0. Z kolei 6 kN daje sumę 12 kN, czyli "nadmiar" reakcji względem obciążeń i również narusza równowagę. Na egzaminie warto zawsze wykonać szybki test kontrolny: sprawdzić, czy Ra + Rb równa się sumie obciążeń pionowych oraz czy w układzie symetrycznym reakcje są równe.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Reakcje podporowe to siły (i czasem momenty) powstające w podporach, które "odpowiadają" na obciążenia działające na ustrój. W zadaniach płaskich najczęściej wyznacza się reakcje pionowe i poziome z równań równowagi: suma sił i suma momentów muszą się bilansować.
Stosuje się warunki równowagi: ΣFy=0 (suma sił pionowych) oraz ΣM=0 (suma momentów). Zwykle liczy się momenty względem jednej podpory, żeby wyznaczyć drugą reakcję, a potem korzysta z ΣFy=0 do obliczenia pozostałej.
Jeśli geometria (rozstaw podpór) i obciążenia są rozmieszczone symetrycznie względem środka rozpiętości, to równania momentów po obu stronach są "lustrzane". Wtedy obie podpory są obciążone tak samo, więc reakcje pionowe są równe: Ra=Rb.
Zrób kontrolę bilansu sił: dodaj reakcje pionowe i porównaj z sumą obciążeń pionowych. Jeśli Ra+Rb jest mniejsze lub większe od obciążeń, wynik jest błędny. Druga kontrola to momenty: wybierz podporę i sprawdź, czy momenty obciążeń równoważą moment od reakcji.
Najczęstsze to: złe ramiona sił (odległości z rysunku), pomylenie kierunku dodatniego momentu (znaków), oraz pominięcie któregoś obciążenia. Pomaga stała konwencja: np. moment zgodny z ruchem wskazówek zegara jako ujemny (albo odwrotnie) i konsekwentne jej stosowanie.
Dla samych reakcji podporowych często nie ma różnicy: traktujesz całą kratownicę jako jeden ustrój i stosujesz równowagę globalną (ΣFy, ΣM). Różnice pojawiają się później, gdy liczysz siły w prętach (metoda węzłów lub przekrojów).
Nie wolno, gdy obciążenie nie jest symetryczne (np. jedna siła bliżej podpory A), gdy podpory są w różnych odległościach (niesymetryczna rozpiętość) albo gdy występują dodatkowe warunki (np. mimośrodowe przyłożenie, różne typy podpór). Wtedy trzeba policzyć z momentów.
Typowo: podpora przegubowa może przenosić siłę pionową i poziomą (dwie składowe), a podpora przesuwna tylko jedną składową prostopadłą do kierunku przesuwu (często pionową). W zadaniach o Ra i Rb zwykle chodzi o reakcje pionowe obu podpór.
Najbezpieczniej prowadzić całe obliczenia w jednej jednostce. Jeśli w odpowiedziach są kN, licz w kN. Pamiętaj: 1 kN = 1000 N. Wystarczy jeden błąd przeliczenia, by wynik różnił się o rząd wielkości, co często "przestawia" wybór odpowiedzi.
Ćwicz schemat: (1) narysuj siły zewnętrzne i reakcje, (2) zapisz ΣFy=0, (3) zapisz ΣM=0 względem podpory, (4) zrób kontrolę Ra+Rb, (5) sprawdź znaki. Warto przerobić kilkanaście krótkich zadań z różnymi układami obciążeń.
info

Statystycznie 47% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Reakcje podporowe wyznacza się z warunków równowagi ustroju: ΣFy=0 oraz ΣM=0.Gdy obciążenie i geometria są symetryczne, reakcje w podporach są równe i każda stanowi połowę sumy obciążeń pionowych."

Źródła:

  • R.C. Hibbeler, "Engineering Mechanics: Statics", rozdział o równowadze w 2D i reakcjach podporowych (Equilibrium of a Rigid Body, Support Reactions), Pearson (różne wydania).
  • F.P. Beer, E.R. Johnston, J.T. DeWolf, D.F. Mazurek, "Vector Mechanics for Engineers: Statics", rozdział o równaniach równowagi i momentach sił, McGraw-Hill (różne wydania).

Materiały:

  • Podręcznik do statyki/wytrzymałości materiałów (dział: reakcje podporowe, belki swobodnie podparte)
  • Zbiór zadań z mechaniki budowli (równowaga w 2D, reakcje podpór)
  • Notatki/ściąga z równań równowagi i schematów podpór

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego