22.3 : Naprężenia ścinające w belce: rozwiązywanie problemów

Belka wspornikowa o przekroju prostokątnym pod obciążeniem rozłożonym i punktowym podlega naprężeniom ścinającym. Analizę rozpoczyna się od określenia obciążeń działających na belkę. Następnie oblicza się reakcje na stałym końcu belki, korzystając z równań równowagi. Reakcja pionowa jest kombinacją obciążeń rozłożonych i punktowych, natomiast reakcja momentowa jest sumą ich momentów. Rozkład siły tnącej wzdłuż belki, wynikający z tych obciążeń, ustala się poprzez utworzenie wykresu siły tnącej, zaczynając od końca stałego i uwzględniając wpływ zarówno obciążeń rozproszonych, jak i punktowych.

Naprężenie ścinające wyznacza się za pomocą specjalnego wzoru, który uwzględnia siłę ścinającą w badanym punkcie, pierwszy moment pola przekroju poprzecznego względem osi neutralnej Q, moment bezwładności I przekroju poprzecznego oraz szerokość belki b:

Obliczenia te przeprowadza się w różnych punktach krytycznych belki, szczególnie w pobliżu podpór i tam, gdzie przykładane są obciążenia punktowe. Następnie najwyższe znalezione naprężenie ścinające porównuje się z dopuszczalnym naprężeniem ścinającym materiału, aby ocenić bezpieczeństwo belki pod określonymi obciążeniami. Zapewnia to integralność strukturalną belki, potwierdzając, że poziomy naprężeń nie przekraczają limitów materiału.