Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
мет. указания по тех.мех для пгс.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

1. Расчет балки I(рис.22а)

— Определение опорных реакций RA = RB = F/2=9 kH;

— Определение поперечной силы QA = RA = 9 кН (ход слева);

QлевсечF = RA= 9 kH; Qправсеч F= RA - F = 9 -18 = -9 kH;

QB = RB = - 9 kH (ход справа);

— Определение изгибающих моментов. Для данного нагружения балки максимальный изгибающий момент находится посередине пролета и может быть вычислен по формуле

Мх = F I1 /4 = 18*5/4 = 22,5 kHм; МА = 0; МВ = 0.

Строим эпюры Мх и Qx по найденным величинам (рис.226,в)

Рис. 23 Рис. 24

2.Расчет балки II должен быть произведен с учетом силы давления на неё в точке В от балки I, равной и противоположно направленной опорной реакции RB (рис.23а).

— Определение опорных реакций

= -RB*2 + q*7*l,5-RD*5=0;

RD = (- RB*2 + q*7*1,5) / 5 = 17,4 kH;

= -RB*7-q*7*3,5 + RС*5 = 0;

RС = (RВ*7 + q*7*3,5) / 5 = 61,6 kH.

Проверка = - RB + Rc – q*7 + RD = - 9 + 61.5 - 70 + 17.6 = 0;

— Определение поперечной силы

Ход слева : QBправ = - RB = - 9 kH;

QСлев = - RB – q*2 = -9 - 20 = - 29 kH;

Qcправ= QСлев + RС = - 29 + 61,6 = 32,6 kH;

Ход справа : QDлев = - RD = - 17,4 kH;

QСправ = QD лев + q*5 = - 17,4 + 50 = 32,6 kH.

По найденным значениям строим эпюру Qx (рис.236). Находим расстояние х от опоры С до точки К, в которой поперечная сила равна нулю, так как именно этому сечению на эпюре изгибающих моментов соответствует вершина параболы.

Ход слева: QK = - RB - q (2 + х) + RС = 0;

-9-10(2+х) + 61,6 = 0;

10х = 32,6;

х = 3,26 м.

— Определение изгибающих моментов

Ход слева: МВ = 0; МС = - RB*2 – q*2*1,0 = - 38 kHм ;

Ход справа: MD = 0; МК = RD(5 - х) - q ((5 - х)2/ 2) = 15,2 kHм.

По найденным значениям строим эпюру Мх (рис.23в).

3.Расчет балки III должен быть произведён с учетом силы давления на неё в точке D от балки II, равной и противоположно направленной опорной реакции RD (рис.24а).

— Определение опорных реакций

= -RD*1- q*1*0,5-RL*3 = 0;

RL = (-RD*1- q*1*0,5)/3 = -7,5 kH;

= -RD*4- q*1*3.5 +RE*3 = 0;

RE = (RD*4 + q*1*3,5) / 3 = 34,9 kH.

Проверка = RL + RE – q*1 - RD = - 17,4 - 10 + 34,9 - 7,5 = 0;

— Определение поперечной силы

Ход слева: QDправ = - RD = -17,4 kH;

QЕлев = QDnpaв – q*1 = -17,4 - 10 = - 27,4 kH;

QEnpaв = QЕлев + RЕ = - 27,4 + 34,9 = 7,5 kH;

Ход справа: QLлев = - RL = - (-7,5) = 7,5 kH.

По найденным значениям строим эпюру Qx (рис.246).

— Определение изгибающих моментов

Ход слева: MD = 0;

Ход справа: МL = 0; МЕ = RL*3 = 22,5 kHм.

По найденным значениям строим эпюру Мх (рис.24в).

Для построения общих для всей шарнирной балки эпюр Мх и Qx необходимо эпюры, полученные выше для каждого элемента в отдельности, расположить на одной оси, вычертив их в одном масштабе (рис.21в,г).

Пример решения задачи №4.

Рамные системы широко применяют в железобетонных, металлических и деревянных конструкциях. Одно- и многоэтажные рамы используют при возведении фабрично - заводских корпусов, общественных зданий, складов, башен элеваторов, мостов, трибун стадионов, для установки механизмов, при устройстве набережных и т.д.

Определение поперечной силы, изгибающего момента, продольной силы, действующих в сечениях рамы, и построение их эпюр является начальной стадией расчета рамных конструкций.

К решению данной задачи можно приступить после изучения темы «Статически определимые плоские рамы». Необходимо иметь в виду, что изучение этой темы невозможно без твёрдых навыков и прочных знаний по теме « Изгиб прямого бруса».

Условие задачи: Для статически определимой рамы построить эпюры QХ, МХ и N. Проверить равновесие узла (рис. 25).

Для рам консольного типа эпюры Qx, Мх и N могут быть построены без определения опорных реакций заделки, если начинать эти построения со стороны свободного конца.

Условимся при расчете рамы мысленно ставить себя на плоскость чертежа внутрь рамы. Тогда, повернувшись лицом к сечению, в котором определяется внутренний силовой фактор или относительно которого составляется уравнение равновесия, легко представить себе, какую часть рамы следует считать левой, а какую правой. В этом случае при определении внутренних силовых факторов для рам становится возможным пользоваться правилами, применяемыми при построении эпюр для балок.

Рис. 25

Решение: Построение эпюры Q. За ось абсцисс принимаем ось любого стержня. Перпендикулярно ей мысленно проводим ось ординат и проецируем на неё силы, действующие соответственно слева и справа от рассматриваемого сечения, учитывая правила знаков.

Ригель ВС. Ход справа. Поперечную силу определяем по характерным точкам (аналогично простым балкам).

Qв = 0;

QDnpaв = q (1 /2) = 4 kH;

QDправ=QDnpaв+F =9 kH;

QC = QDлев = 9 kH.

Стойка АС. Повернёмся лицом к стойке, проведём мысленно ось перпендикулярно оси стойки и спроецируем на неё силы ходом справа: Qc = 0; QA = 0. Изобразим полученные результаты графически. Проведем ломаную линию ABC (рис.25,6) и от нее, как от нулевой линии, отложим вычисленные ординаты эпюры поперечных сил. Положительные ординаты эпюры для ригеля откладываются вверх от нулевой линии и влево от нулевой линии для стойки. Отрицательные соответственно вниз и вправо от нулевой линии.

Построение эпюры М (рис.25в). Изгибающий момент в сечениях рамы определяем также по характерным точкам ходом справа (со свободного конца).

Ригель ВС. МВ=0;

MD= -q(l2/8) = -4 kH m;

МС = - FI / 2 – q*1/2*3/41 = - 22 kH m.

Стойка АС. Как и при определении поперечной силы, при переходе от ригеля к стойке повернёмся на 90°, лицом к стойке. Точка С принадлежит одновременно и ригелю и стойке, поэтому МСстойки = МСриг = - 22 kH m. Так как в данной задаче непосредственно к стойке не приложены внешние нагрузки, а плечи сил F и Q остаются неизменяемыми, то в любом сечении от С до А изгибающий момент один и тот же. МА = МС = -22 kH m. При построении эпюры изгибающих моментов (как и в балках) положительные ординаты откладываем со стороны растянутых волокон.

Построение эпюры N (рис.25г). Определяя продольную силу, проецируем заданные силы на ось абсцисс, совмещая её сначала с ригелем, затем со стойкой. Продольная сила в любом сечении ригеля равна нулю, NCВ= 0, так как справа от сечения действует нагрузка, перпендикулярная его оси. Продольная сила во всех сечениях стойки постоянна, так как сама стойка не нагружена и на ось стойки дают проекцию силы F и 2q. NСА = - F - 2q = - 9 kH. Ординаты эпюры продольных сил откладываем симметрично по обе стороны от оси рассматриваемого элемента. Знак плюс, поставленный на эпюре N, соответствует деформации растяжения, знак минус - сжатия.

Для проверки правильности построения эпюр рассмотрим равновесие узла С. Для этого мысленно вырежем этот узел, проведя два сечения на бесконечно близком расстоянии, в ригеле справа от узла, в стойке - слева от него.

Вырезанный таким образом узел дает возможность, рассматривая сечение в ригеле, считать узел отнесённым к левой части ригеля, а при рассмотрении сечения в стойке - к правой части стойки. Прикладываем к узлу С внутренние силовые факторы Qx, МХ и N, беря их значение с эпюр с учетом знака, показывающего направление их действия (рис.25д).

Из эпюры QХ видим, что поперечная сила в сечении С ригеля положительна. Поскольку точка С относится к левой части рамы (согласно принятому ранее), Qриг согласно правилу знаков направляем вниз. На стойке поперечная сила отсутствует.

Из эпюры МX видим, что изгибающий момент вызывает растяжение верхних волокон. Следовательно, с учетом правила знаков в ригеле изгибающий момент МC направляем по часовой стрелке, а в стойке (узел С относим к правой части рамы) - против часовой стрелки. Продольная сила NСА вызывает в сечении сжатие и, следовательно, должна быть направлена в сторону этого сечения.

Для равновесия узла должны соблюдаться следующие условия:

=0; =0; = 0.

Составим эти уравнения, направив ось X вправо, а ось Y вертикально вверх:

= 0 ; = Nст - Qpиг = 9-9 =0; = Мстойки - Мриг = 22-22 =0.

Условия равновесия соблюдаются. Следовательно, внутренние силовые факторы определены правильно.

ЗАДАНИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №2.

Задача № 1.

Для ступенчатого бруса требуется: а) определить значение продольной силы и нормального напряжения по длине бруса; б) построить эпюры N и ; в) определить абсолютное удлинение (укорочение) бруса. Модуль продольной упругости

Е = 2*105МПа. Данные для задачи своего варианта взять из таблицы 4 и схемы 15.

Задача № 2.

Подобрать сечение стальной двутавровой балки из условия прочности и жёсткости (расчет на жесткость провести с помощью таблицы приложения 6). R = 210 MПa, m=1.0, n=l.l, E=2*105МПа. Построить эпюры и для сечений с наибольшим изгибающим моментом и наибольшей поперечной силой. Данные для задачи своего варианта взять из таблицы 5 и схемы 16.

Задача № 3.

Для шарнирной статически определимой балки составить схему взаимодействия элементов и построить эпюры М и Q. Данные для задачи своего варианта взять из таблиц 6 и 7 и схемы 17.

Задача № 4.

Построить эпюры M,Q,N для статически определимой консольной рамы. Проверить жесткость узла. Данные для задачи своего варианта взять из таблицы 6 и 8 и схемы 18.

Рис.15

Таблица 4.

Схема

Вариант

F1

F2

A1

A2

A3|

a1

a2

a3

a4

kН

cм2

cм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

00

120

70

16

12

8

60

40

80

70

2

01

130

120

12

16

8

80

40

50

60

3

02

70

120

16

8

12

10

40

70

80

4

03

10

70

5

8

12

70

80

10

40

6

04

70

120

16

8

12

80

60

40

50

5

05

70

120

16

8

12

60

10

40

100

8

06

120

130

16

12

8

60

80

40

40

7

07

120

70

8

16

12

100

40

50

60

10

08

100

230

8

12

10

80

50

40

50

9

09

90

240

16

12

10

10

60

80

70

2

10

150

120

15

25

10

60

20

40

80

1

11

150

120

25

15

10

80

20

60

50

3

12

120

150

25

10

15

20

30

50

60

4

13

20

120

8

10

15

50

60

20

30

6

14

120

150

25

10

15

60

80

20

40

5

15

120

250

25

10

15

80

20

30

90

8

16

150

120

22

15

8

50

60

30

30

7

17

150

120

10

22

15

90

20

40

80

10

18

110

210

10

14

12

60

40

20

40

9

19

120

220

22

15

12

20

80

60

50

2

20

120

70

16

20

10

100

50

30

70

1

21

200

150

20

16

10

70

50

100

80

4

22

25

150

12

15

20

80

100

15

50

3

23

150

200

20

10

16

15

50

80

100

6

24

150

200

22

15

20

100

70

50

30

5

25

150

200

22

15

120

70

15

50

80

Продолжение таблицы 4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

8

26

'70

120

25

20

12

80

100

50

50

7

27

200

150

15

25

20

80

50

30

70

10

28

60

180

12

16

14

100

30

50

30

9

29

50

180

25

20

15

15

70

100

80

2

30

220

100

20

22

15

70

60

20

40

1

31

140

100

22

20

15

40

60

70

180

4

32

30

100

16

20

25

80

70

10

60

3

33

100

140

22

15

20

10

60

80

70

6

34

100

l40

30

20

25

70

40

40

20

5

35

100

140

30

20

125

40

10

60

70

8

36

100

220

30

25

16

60

70

60

60

7

37

140

100

12

30

125

70

160

20

40

9

38

100

150

30

25

16

10

40

70

80

2

39

150

100

18

20

12

80

70

20

50

10

40

90

140

14

18

16

70

20

60

20

4

41

40

100

15

18

25

100

80

15

70

3

42

100

220

20

12

18

15

70

100

80

6

43

100

220

30

18

25

80

50

30

30

5

44

100

220

30

18

25

50

15

70

120

8

45

100

150

20

15

10

50

80

70

70

7

46

220

100

8

20

15

120

30

20

50

10

47

60

160

8

12

10

80

20

30

20

9

48

50

250

20

15

10

15

50

80

100

1

49

220

100

20

18

12

50

70

80

100

9

50

70

170

30

20

12

20

80

50

60

10

51

120

200

10

14

12

70

40

40

60

7

52

130

120

15

30

20

100

40

40

80

8

53

50

250

30

20

16

30

50

40

40

5

54

120

180

35

25

30

80

20

40

100

6

55

120

180

35

25

30

50

80

40

70

3

56

120

180

20

15

18

20

40

60

50

4

57

45

120

18

25

30

60

50

20

40

1

58

130

120

20

18

15

80

40

50

60

2

59

250

50

18

20

15

50

40

60

80

4

60

40

140

16

20

25

40

50

10

60

2

61

110

90

15

18

8

50

30

40

90

3

62

50

180

18

8

15

10

30

40

50

1

63

180

50

18

15

8

90

30

50

40

8

64

90

110

35

25

15

40

50

30

30

6

65

50

180

30

20

25

50

90

30

20

7

66

180

50

12

35

25

90

30

40

90

Продолжение таблицы 4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

5

67

50

180

30

20

25

50

10

30

90

9

68

100

180

135

25

12

10

50

50

40

10

69

140

220

12

16

14

60

40

30

40

3

70

100

150

18

10

12

20

50

90

80

1

71

150

100

18

12

10

70

80

80

90

7

72

150

100

8

25

20

150

30

70

70

5

73

70

150

25

18

20

70

20

50

150

2

74

140

100

12

18

10

80

80

30

70

9

75

140

150

25

20

10

20

70

80

90

6

76

70

150

25

18

20

80

70

30

50

4

77

35

75

14

18

20

90

80

20

50

10

78

100

180

14

18

16

80

30

30

30

8

79

100

140

25

20

12

60

80

50

50

3

80

50

250

25

15

20

15

30

40

70

1

81

250

60

25

20

15

50

60

70

40

7

82

250

50

10

30

25

100

20

60

50

5

83

50

250

25

16

20

60

15

30

100

2

84

200

150

20

25

15

70

60

20

50

9

85

130

180

30

25

14

15

60

70

40

6

86

50

250

25

16

20

70

50

20

40

4

87

25

125

12

16

20

40

70

15

80

10

88

120

170

8

12

10

70

50

20

20

8

89

150

200

30

25

12

50

70

30

30

2

90

180

150

15

20

10

90

30

50

70

1

91

110

90

20

15

10

40

30

70

50

4

92

20

80

10

15

18

50

70

15

60

3

93

90

110

20

10

15

15

40

70

70

6

94

90

ПО

25

15

18

90

70

30

60

5

95

90

190

25

15

18

70

15

40

90

8

96

150

80

25

18

10

70

90

40

40

7

97

110

90

15

25

18

90

30

50

70

10

98

80

150

10

14

12

100

40

30

50

9

99

80

150

20

18

10

15

70

90

70

Таблица 5.

Схема

Вари-ант

qII

FII

M

a

b

fпред

Схема

Вари-ант

qII

FII

M

a

b

fпред

kH/m

kH

kHm

m

I

kH/m

kH

kHm

m

I

1

00

8

---

15

1

4

1/300

9

50

---

80

120

2.5

---

1/600

2

01

8

---

12

4

2

1/400

10

51

18

40

---

3.5

1.5

1/200

3

02

---

30

5

1

3

1/500

7

52

---

80

20

2.5

---

1/400

4

03

10

---

---

1

4

1/600

8

53

8

100

---

3.5

1.5

1/500

6

04

30

---

5

6

---

1/300

5

54

---

20

8

1.4

4

1/200

5

05

---

30

12

2

3

1/200

6

55

80

---

15

6.5

---

1/300

8

06

8

100

---

4

2

1/500

3

56

---

20

9

1

4

1/500

7

07

---

45

20

3

---

1/400

4

57

20

---

---

1

3

1/600

10

08

10

70

---

4

2

1/200

1

58

8

---

10

1

4

1/300

9

09

---

30

100

3

---

1/600

2

59

20

---

8

3

1

1/400

2

10

10

---

10

3.5

2

1/400

4

60

10

---

---

1.5

3.5

1/600

1

11

10

---

10

1

3

1/300

2

61

15

---

8

4

1

1/400

3

12

---

25

5

1

4

1/500

3

62

---

30

8

1

3

1/500

4

13

12

---

---

1

3

1/600

1

63

10

---

12

1

3

1/300

6

14

40

---

8

5

---

1/300

8

64

10

80

---

3

1

1/500

5

15

---

40

10

1.5

3

1/200

6

65

909

---

20

6

---

1/300

8

16

10

80

---

3.5

2

1/500

7

66

---

60

30

2.5

---

1/400

7

17

---

30

30

2.5

---

1/400

5

67

---

15

10

1.5

4.4

1/200

10

18

12

45

---

3.5

2

1/200

9

68

---

60

150

2.5

---

1/600

9

19

---

50

80

2.5

---

1/600

10

69

15

80

---

3

1

1/200

2

20

12

---

8

4.5

1.5

1/400

3

70

---

35

5

1.5

3.5

1/500

1

21

12

---

8

1.5

3.5

1/300

1

71

12

---

8

1.5

3.5

1/300

4

22

16

---

---

1.5

3.5

1/600

7

72

---

100

40

2

---

1/400

3

23

---

40

2

1.5

3.5

1/500

5

73

---

32

5

2

3

1/200

6

24

50

---

10

5.5

---

1/300

2

74

12

---

10

3

1.5

1/400

5

25

---

35

8

1

4

1/200

9

75

---

120

80

2

---

1/600

8

26

12

70

---

3

2

1/500

6

76

100

---

12

5

--

1/300

7

27

---

20

40

2

---

1/400

4

77

12

---

---

1

4

1/600

10

28

8

60

---

3

2

1/200

10

78

10

60

---

4

1

1/200

9

29

---

60

50

2

---

1/600

8

79

12

70

---

4

1

1/500

2

30

15

---

5

4

1.5

1/400

3

80

---

40

5

0.5

4

1/500

1

31

15

---

5

0.5

4

1/300

1

81

15

---

5

0.5

4

1/300

4

32

8

---

---

1

4

1/600

7

82

---

40

50

2.5

---

1/400

3

33

---

50

2

0.8

4

1/500

5

83

---

25

8

2

3.5

1/200

6

34

60

---

12

4.5

---

1/300

2

84

10

---

5

3

2

1/400

5

35

---

25

5

1

3

1/200

9

85

---

40

50

2.5

---

1/600

8

36

15

60

---

4.5

1.5

1/500

6

86

30

---

8

5.5

---

1/300

7

37

---

75

50

2.5

---

1/400

4

87

8

---

---

1.5

3

1/600

9

38

---

100

60

2.5

---

1/600

10

88

20

25

---

3

1.5

1/200

2

39

20

---

5

3.5

1.5

1/400

8

89

15

60

---

3

1.5

1/500

10

40

15

30

---

4.5

1.5

1/200

2

90

8

---

10

4

2

1/400

4

41

15

---

---

1.5

3

1/600

1

91

20

---

5

1.5

3

1/300

3

42

---

35

8

1.5

3

1/500

4

92

30

---

---

1

3

1/600

6

43

70

---

6

4

---

1/300

3

93

---

25

2

1.5

3

1/500

5

44

---

18

5

1.5

3.5

1/200

6

94

50

---

5

4.5

---

1/300

8

45

20

50

---

4

1.8

1/500

5

95

---

18

10

2

4.5

1/200

7

46

---

25

60

3

---

1/400

8

96

20

50

---

3

2

1/500

10

47

20

30

---

4

1.5

1/200

7

97

---

20

60

2.5

---

1/400

9

48

---

40

200

3

---

1/600

10

98

8

30

---

3

2

1/200

1

49

20

---

5

1.5

3

1/300

9

99

---

80

30

2.5

---

1/600

Рис.16

Таблица 6

Вариант

Номера задач

Вари­ант

Номера задач

Вари­ант

Номера задач

Вари­ант

Номера задач

00

4

11

25

7

20

50

2

15

75

7

19

01

6

13

26

2

19

51

3

15

76

9

17

02

10

16

27

1

11

52

9

14

77

8

11

03

2

17

28

3

16

53

6

17

78

10

15

04

5

12

29

9

17

54

8

11

79

1

12

05

3

14

30

10

20

55

7

12

80

3

14

06

9

20

31

1

18

56

1

16

81

6

18

07

7

18

32

4

15

57

5

19

82

2

11

08

2

13

33

4

18

58

4

20

83

4

19

09

5

16

34

7

11

59

10

18

84

7

16

10

9

15

35

9

13

60

6

13

85

5

13

11

2

17

36

3

17

61

8

15

86

8

20

12

6

20

37

6

12

62

5

16

87

9

17

13

7

12

38

1

18

63

9

18

88

10

16

14

2

13

39

3

11

64

7

14

89

1

19

15

4

19

40

2

15

65

2

19

90

2

14

16

9

19

41

8

14

66

10

17

91

8

12

17

5

15

42

5

16

67

1

20

92

3

17

18

8

13

43

3

12

68

3

11

93

5

15

19

1

11

44

9

20

69

6

16

94

2

11

20

8

17

45

6

18

70

8

18

95

7

18

21

5

13

46

4

17

71

5

12

96

4

16

22

10

16

47

10

15

72

4

15

97

6

17

23

4

12

48

1

12

73

3

14

98

10

11

24

5

18

49

8

19

74

2

13

100

9

20

Таблица 7.

№ задачи

№ схемы

F1

F2

q1

q2

kH

kH/м

1

1

18

40

15

10

2

2

16

25

20

---

3

3

12

30

12

18

4

4

25

10

15

12

5

5

30

---

5

18

6

6

12

---

22

---

7

7

15

20

20

8

8

8

10

18

5

12

9

9

15

30

18

10

10

10

15

40

8

15

Рис.17

Таблица 8.

№ задачи

№ схемы

F1

F2

q

kH/m

kH

11

1

50

---

12

12

2

40

---

8

13

3

---

---

15

14

4

15

45

---

15

5

24

60

---

16

6

30

70

10

17

7

30

---

20

18

8

---

---

15

19

9

90

---

10

20

10

60

---

18

Рис.18

80