KWALIFIKACJA BUD1 + BUD8 + BUD12 + BUD14 + BUD15 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 27.
Na podstawie zamieszczonych w tabeli danych, oblicz moment bezwładności względem osi środkowej x0 przekroju słupa, złożonego z dwóch ceowników C100.
Ilustracja przedstawia tabelę danych oraz dwa rysunki techniczne przekroju ceownika C100, używane w kontekście egzaminu
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Moment bezwładności pola przekroju względem osi x0 ma jednostkę cm4, więc odpowiedzi w cm3 dotyczą innej wielkości (np. wskaźnika wytrzymałości). Dla dwóch ceowników należy zsumować ich momenty bezwładności i uwzględnić przesunięcie osi (twierdzenie Steinera) na podstawie danych z tabeli.

Pełne wyjaśnienie:

Moment bezwładności pola przekroju (drugi moment pola) względem osi środkowej x0 opisuje, jak "rozłożone" jest pole przekroju względem tej osi i jak przekrój będzie przeciwstawiał się zginaniu w danej płaszczyźnie. Jest to wielkość stricte geometryczna, a jej jednostką jest zawsze długość do czwartej potęgi, np. cm4.

W przekroju złożonym z dwóch ceowników C100 nie wystarczy przepisać jednej wartości z tabeli. Standardowa procedura obejmuje:

  • ustalenie położenia osi środkowej x0 całego przekroju (zwykle przez wyznaczenie środka ciężkości układu),
  • wyznaczenie odległości d między osią x0 a osiami przechodzącymi przez środki ciężkości pojedynczych ceowników (zgodnie z rysunkiem/tabelą),
  • zastosowanie twierdzenia Steinera: Ix0 = Σ(Ixi + Ai·di2),
  • zsumowanie wkładów od obu kształtowników.

Odpowiedź "412,00 cm4" jest spójna z tym, że wynik dla przekroju złożonego bywa istotnie większy od momentu bezwładności pojedynczego elementu, zwłaszcza gdy pola są odsunięte od osi x0 (składnik A·d2 często dominuje).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • "82,40 cm3" oraz "53,00 cm3" mają jednostkę cm3, czyli odpowiadają innemu parametrowi geometrycznemu (najczęściej wskaźnikowi wytrzymałości przy zginaniu). To typowa pułapka jednostek.
  • "212,00 cm4" ma poprawną jednostkę, ale może odpowiadać sytuacji, gdy pominięto część obliczeń (np. nieuwzględniono twierdzenia Steinera albo przyjęto błędne położenie osi x0), przez co wynik wychodzi zaniżony.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze najpierw sprawdź jednostkę szukanej wielkości (cm4 dla I, cm3 dla W). Następnie upewnij się, że w obliczeniach dla przekroju złożonego pojawia się składnik przesunięcia osi A·d2 i że wszystkie dane z tabeli są w tych samych jednostkach.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Moment bezwładności pola przekroju (drugi moment pola) opisuje rozkład pola względem osi i wpływa na sztywność przy zginaniu. Podaje się go w jednostkach długości do czwartej potęgi, np. cm4 lub mm4. Jednostka cm3 dotyczy zwykle innej wielkości (wskaźnika wytrzymałości).
Najczęściej potrzebujesz: pola przekroju A pojedynczego ceownika, momentu bezwładności tego ceownika względem jego osi centralnej, oraz odległości d od tej osi do osi środkowej x0 całego przekroju. Bez odległości (geometrii złożenia) nie da się poprawnie użyć twierdzenia Steinera.
Bo moment bezwładności zależy od położenia osi. Jeśli liczysz względem osi x0 całego przekroju, a dane katalogowe są podane względem osi centralnej pojedynczego ceownika, musisz przeliczyć je na oś równoległą przesuniętą o d: dodajesz składnik A·d2. Pominięcie tego daje zaniżony wynik.
Oś środkowa x0 to oś przechodząca przez środek ciężkości całego rozpatrywanego przekroju (tu: układu dwóch ceowników) i zwykle równoległa do osi odniesienia z rysunku. Względem takiej osi liczy się często moment bezwładności, bo jest to oś centralna przekroju złożonego.
Najprościej po jednostkach: I ma jednostkę cm4 (albo mm4), a W ma jednostkę cm3 (albo mm3). W zadaniach o sztywności i ugięciach częściej potrzebujesz I, a w zadaniach o naprężeniach zginających często pojawia się W.
Gdy profile są odsunięte od osi środkowej, a więc rośnie składnik A·d2 z twierdzenia Steinera. Nawet jeśli pojedynczy profil ma umiarkowane I, duża odległość d (np. przy układzie "plecami" lub z przerwą) może wielokrotnie zwiększyć całkowity moment bezwładności układu.
Zapamiętaj, że zmiana jednostki w czwartej potędze mocno wpływa na wynik. Najbezpieczniej jest konsekwentnie liczyć wszystko w jednej jednostce od początku do końca. Jeśli musisz przeliczać, zrób to na końcu i sprawdź sens wyniku: wartości w cm4 zwykle wyglądają "mniejsze liczbowo" niż w mm4.
Nie w sposób jednoznaczny. Dla przekroju złożonego kluczowe jest, gdzie leżą środki ciężkości elementów składowych i jaka jest odległość d do osi x0. Te informacje wynikają z rysunku/układu i tabeli danych. Sam symbol "dwa ceowniki C100" nie wystarcza, bo możliwych złożeń jest wiele.
Typowe błędy to: wybór odpowiedzi w cm3 zamiast cm4, pominięcie składnika A·d2, liczenie względem złej osi (np. osi pojedynczego profilu), oraz niekonsekwentne jednostki (mm i cm w jednym rachunku). Pomaga szybki "check" jednostek i szkic osi.
Przećwicz: (1) czytanie danych katalogowych profili (A, I, W), (2) wyznaczanie osi centralnych przekrojów złożonych, (3) twierdzenie Steinera na kilku przykładach, (4) kontrolę jednostek mm↔cm i potęg. Warto robić zadania, gdzie zmienia się układ profili, bo wtedy widać wpływ odległości d na wynik.
info

Około 62% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Moment bezwładności pola przekroju względem osi x0 ma jednostkę cm4, więc odpowiedzi w cm3 dotyczą innej wielkości (np. wskaźnika wytrzymałości)."

Materiały:

  • Podręcznik z wytrzymałości materiałów: rozdział o geometrycznych charakterystykach przekrojów
  • Tablice profili stalowych/katalog kształtowników: ceowniki i ich charakterystyki
  • Zbiór zadań z mechaniki budowli: przekroje złożone i twierdzenie Steinera

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego