Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сопротивление материалов. В 2 ч. Ч. 2

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
6.86 Mб
Скачать

Вариант а)

Р е ш е н и е

 

 

 

 

W Mmax

 

 

33 103

 

157 см3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

R

 

 

 

 

210 106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем двутавр № 20, рис. 5.27:

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

Wx = 184 см3;

Ix = 1840 см4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

Sx = 33,7 см3; d = 4,8 мм;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b = 64 мм;

t = 7,3 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

Mmax

 

 

 

33 103

 

179 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wx

 

 

184 10 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EI V EI

x

 

0

z 25,7z3

10z4

 

 

 

10 z 4 4

 

 

 

 

 

14,3 z 6 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

6

 

 

24

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EIx 0 z 4,283z3 0,417z4

 

1

0,417

z 4 4

 

2,383 z 6

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

3

При z = 6

м EIxVB = 0, EIθ0 = –65,23 кН м2;

z = 3

м EIxV = –113,8 кН м3,

 

 

 

 

V

 

113,8 103

 

3,09 см;

 

200

9

10

8

 

 

10 1840

 

 

z = 7 м EIxV = 47,4 кН м3, V = 1,28 см, рис. 5.28.

Vmax

 

3,09

 

1

 

V

 

1

.

l

 

 

 

l adm

 

600

194

160

111

Аy = 4 кН q = 6 кН/м By = 13 кН

 

 

 

A

F = 7 кН

 

 

 

 

 

B

 

 

 

1,0 м

 

 

4,0 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

Qy, кН

 

By

 

13

2,17 м

 

 

 

 

 

 

 

 

q

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mx, кНм

13

4

0,73

+

14,1 V, см

1,49 2,79

Рис. 5.28

Задача 5.17

Для двухконсольной стальной балки из условия жесткости подобрать номер прокатного профиля при заданном относительном прогибе. Построить эпюру прогибов.

112

Вариант а)

Р е ш е н и е

 

 

 

 

Y

V

 

1

.

 

 

300

 

l adm

 

X

V0 0;

0

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EI V EI V EI

z 4z2

 

 

 

6 z 1 3

 

 

 

 

12 z 3 3

 

 

 

 

6 z 5 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

0

 

 

x

0

2

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EI V EI

 

z 2z2

 

 

 

1 z 1 3

 

 

 

 

2 z 3 3

 

1 z 5 3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

0

 

x

0

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При z = 1 м EIxVA = EIxV0 + EIθ0·1 – 2·1 = 0;

z = 5 м EIxVB = EIxV0 + EIθ0·5 – 2·52 + 1(5 – 1)3 – 2(5 – 3)3 = 0.

Решив систему уравнений, получим EIxV0 = 2 кН м3, EIθ0 = 0.

При z = 3 м EIxVС(max) = 2 – 2·32 + 1(3 – 1)3 = –8 кН м3.

Vmax = Vadm, Vadm 300l 300400 1,333 см.

Ix

8

 

8 103

300 см4 ;

 

200 109 1,333 10 2

 

EVmax

 

I1x 3002 150 см4.

113

Принимаем два швеллера № 10, рис. 5.29: Wx1 = 34,8 см3; Ix1 = = 174 см4.

 

 

Ay = 6 кН

F = 12 кН

 

 

By = 6 кН

M = 4 кН м

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M = 4 кН м

 

O

 

 

C

 

 

B

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 м

 

 

2 м

 

 

 

 

2 м

1 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

Qy, кН

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mx, кН м

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

+

8

V, см

 

 

 

 

 

1,15

 

 

0,287

0,287

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.29

 

 

 

При z = 0 V V0

 

2 103

 

 

0,287 см;

200 109 2 174

10 8

 

 

 

 

 

 

z = 3 м V = Vmax = –1,15 см;

 

 

 

z = 6 м V = VD = 0,287 см.

 

 

 

 

 

max

Mmax

8 103

 

115 МПа.

2 34,8 10 6

 

 

2W 1

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

114

Вариант б)

Р е ш е н и е

V

 

1

Y

 

.

 

 

250

 

l adm

 

X

V0 0;

0 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EI V

EI V

 

EI

 

 

 

z

 

 

 

5 z 1 3

 

 

10 z 4 3

 

 

5 z 6 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x

0

 

 

 

 

x

 

0

 

 

1

 

6

 

 

 

2

6

 

 

 

 

3

6

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EI V

EI

x

 

0

z

 

1

0,833

z 1 3

 

1,667 z 4 3

 

 

0,833 z 6 3

 

.

 

 

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При z = 1

м

EIxVA = EIxV0 + EIθ0·1 = 0;

z = 6

м

EIxVB = EIxV0 + EIθ0·6 + 0,833(6 – 1)3 – 1,667(6 – 4)3 = 0.

Решив систему уравнений, получим

EIxV0 = 18,15 кН м3;

EIθ0 = –18,15 кН м2.

При z = 3,5 м

EIxVmax = 18,15 – 18,15·3,5 + 0,833(3,5 – 1)3 = –32,4 кН м3.

V

 

V

,

V

l

500

2 см.

 

 

max

adm

 

adm

250

 

250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ix

 

32, 4

 

 

32, 4 103

 

810 см4.

E Vmax

200 109 2 10 2

 

 

 

 

115

Принимаем двутавр № 16, у которого Wx = 109 см3; Ix = 873 см4,

рис. 5.30.

Ay = 5 кН

 

 

F = 10 кН By = 5 кН M = 5 кН м

 

 

O

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

B

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 м

 

 

 

 

 

3 м

 

 

 

 

 

 

2 м

 

 

1 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

Qy, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mx, кН м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

5

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V, см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,86

 

 

 

 

 

 

 

1,5

1,04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При z = 0

 

V V0

 

 

18,15 103

 

 

 

1,04 см;

 

200

109 873

 

10 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = 3,5 м V = Vmax = –1,86 см;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = 7 м V = VD = 1,54 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

Mmax

15 103

 

 

 

138 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wx

109 10 6

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 5.18

Определить угол поворота и прогиб конца консольной балки (в долях от жесткости сечения EIx), рис. 5.31.

116

 

 

 

MА = 12,6 кН м

 

 

q = 6 кН/м

 

 

 

Ay= 8,4 кН

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8 м

B

 

 

1,4 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12,6 ω3

 

 

 

 

5,88

 

 

 

MF, кН м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω2

ω1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

z3 z2

 

 

 

 

 

2,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,4

 

z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

 

 

y1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y’3

 

y2

 

 

y1

 

 

 

 

 

Рис. 5.31

Вариант а)

Р е ш е н и е

EI V y ;

EI y' .

x C

i i

x C

i i

1 13 5,88 1,4 2,744 кНм2 ;

2 5,88 0,8 4,704 кН м2 ;

3 12 12,6 5,88 0,8 2,688 кНм2.

117

z

3 1,4 1,05;

 

y

1,05 м;

1

4

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

z

1,4

0,8 1,8;

 

y

1,8м;

2

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

z 1,4 2

0,8 1,93;

y 1,93м;

3

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

y'

y'

y'

1 м.

 

 

1

2

3

 

 

 

EIxVC = 2,744·1,05 + 4,704·1,8 + 2,688·1,93 = 16,54 кН м3;

EIxθC = 2,744·1 + 4,704·1 + 2,688·1 = 10,14 кН м2.

Вариант б)

Р е ш е н и е

EI V

y ;

EI y' .

x

C

 

i

i

x C

i i

 

 

 

1

6 1

2 кНм2 ;

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2 1,2 2,4 кН м2 ;

3 12 14,4 1,2 8,64 кНм2 , рис. 5.32.

z

3 1 0,75;

y 0,75 м;

1

4

 

 

1

 

 

 

 

z2

1

1,2

1,6;

y2 1,6 м;

 

 

2

 

 

z 1 2 1,2 1,8;

y 1,8 м;

3

 

3

 

3

 

 

 

 

y1' y2' y3' 1 м.

118

MА = 16,4 кН м

M = 4 кН м

q = 12 кН/м

Ay = 12 кН

 

 

 

 

 

z

A

1,2 м

 

 

 

B 1,0 м

C

16,4

 

 

 

 

MF, кН м

ω3

 

 

6

 

 

 

 

 

2

 

ω1

 

 

 

 

ω2

 

 

 

M1

 

z3

 

 

 

 

 

 

z2

 

 

2,2

 

 

 

z1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

F = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

y3

y2

 

 

y1

 

 

1

 

 

 

 

M2

M = 1

 

y3

y2

 

 

y1

 

 

 

 

Рис. 5.32

 

 

 

EIxVC = 2·0,75 + 2,4·1,6 + 8,64·1,8 = 20,89 кН м3;

EIxθC = 2·1 + 2,4·1 + 8,64·1 = 13,04 кН м2.

Задача 5.19

Для двухопорной балки, рис. 5.33, определить прогиб в сечении C (в долях от жесткости сечения EIx) и изобразить эпюру прогибов.

а

б

в

Рис. 5.33

119

Ответы:

 

 

 

а. EJ

X

 

39,9 кН м3 (вниз).

 

 

С

 

 

 

б. EJ

X

 

12, 45 кН м3 (вниз).

 

 

С

 

 

 

в. EJ

X

 

69,9 кН м3 (вниз).

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

Вариант а)

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е

 

 

 

 

 

EIxVC i yi .

 

 

 

 

 

2 11,25 3 22,5 кН м2

;

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

2 12 14,4 3 21,6 кН м2 ;

3 12 14,4 2 14,4 кН м2 ;

4 12 6 2 6 кН м2 , рис. 5.34.

z1 12 3 1,5; y1 0,4 1,5 0,6 м; z2 23 3 2; y2 0,4 2 0,8 м;

z3 23 2 1,33; y3 0,6 1,33 0,8 м; z4 13 2 0,67; y4 0,6 0,67 0,4 м.

EIxVC = 22,5·0,6 + 21,6·0,8 + 14,4·0,8 – 6·0,4 = 39,9 кН м3.

120