2. Статически определимые стержневые системы.
Данные для задач 2.1.2.30. взять из Таблицы 2.1.
Таблица 2.1.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
а, м |
1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
αº |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
F, кн |
300 |
320 |
340 |
360 |
380 |
400 |
420 |
440 |
460 |
480 |
q, кн/м |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
М, кн*м |
400 |
420 |
440 |
460 |
480 |
500 |
520 |
540 |
560 |
580 |
3. Учет собственного веса.
Таблица 3.1.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2,1 |
A1, м2 |
0,5 |
0,55 |
0,45 |
0,52 |
0,7 |
0,54 |
0,56 |
0,48 |
0,63 |
0,64 |
А2, м2 |
0,75 |
0,78 |
0,6 |
0,8 |
1,4 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,86 |
0,95 |
R, МПа |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2,1 |
3.2. Указать ошибку (в процентах), которая получится от пренебрежения влиянием собственного веса при определении допускаемого значения растягивающей силы для свинцового стержня.
γ=113кн/м3. (таблица 3.2.)
Таблица 3.2.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
ℓ, м |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
A, см2 |
3 |
5 |
4 |
5 |
7 |
2 |
2,5 |
4 |
3 |
4 |
R, МПа |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
3.3. При какой длине разорвется только от собственного веса стальной стержень, вертикально подвешенный за верхний конец? Предел прочности принять равным σпч (таблица 3.3.).
Таблица 3.3.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
γ, кн/м3 |
77,1 |
77,2 |
77,3 |
77,3 |
77,4 |
77,5 |
77,6 |
77,7 |
77,8 |
78 |
σпч, кг/мм2 |
72 |
74 |
76 |
78 |
80 |
82 |
84 |
85 |
86 |
50 |
Таблица 3.4.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
а, м |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
A, см2 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Таблица 3.5.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2,1 |
A1, м2 |
0,50 |
0,55 |
0,45 |
0,52 |
0,70 |
0,54 |
0,56 |
0,48 |
0,63 |
0,64 |
А2, м2 |
0,75 |
0,78 |
0,60 |
0,80 |
1,40 |
0,90 |
0,80 |
0,70 |
0,86 |
0,95 |
А3, см2 |
0,80 |
0,85 |
0,70 |
0,87 |
1,60 |
1,00 |
0,90 |
0,75 |
0,92 |
1,20 |
F1, кН |
120 |
125 |
112 |
130 |
170 |
135 |
140 |
120 |
150 |
160 |
F2, кН |
460 |
500 |
450 |
520 |
700 |
540 |
560 |
480 |
620 |
650 |
3.6. Штанга бурильного агрегата длиной ℓ представляет собой стальную трубу с внутренним диаметром d, толщиной стенок h, закрепленную верхним концом и нагруженную на нижнем конце продольной растягивающей силой F. Определить грузоподъемность штанги из условия прочности, если γ=7,8г/см3, R=100МПа (таблица 3.6.).
Таблица 3.6.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, мм |
2 |
2 |
3 |
3 |
3 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
2,5 |
2,5 |
d, мм |
3 |
5 |
4 |
5 |
7 |
2 |
2,5 |
4 |
3 |
4 |
ℓ, м |
100 |
100 |
120 |
130 |
140 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
Таблица 3.7.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
3,1 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
3,5 |
3,6 |
3,5 |
3,4 |
3,2 |
3,3 |
A1, м2 |
0,5 |
0,55 |
0,45 |
0,52 |
0,7 |
0,54 |
0,56 |
0,48 |
0,63 |
0,64 |
А2, м2 |
0,75 |
0,78 |
0,6 |
0,8 |
1,4 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,86 |
0,95 |
F1, кн |
120 |
125 |
112 |
130 |
170 |
135 |
140 |
120 |
150 |
160 |
F, кн |
460 |
500 |
450 |
520 |
700 |
540 |
560 |
480 |
620 |
650 |
3.8. Штанга бурильного агрегата длиной ℓ представляет собой стальную трубу с внутренним диаметром d, толщиной стенок h, закрепленную верхним концом и нагруженную на нижнем конце продольной растягивающей силой F. Найти толщину стенки штанги из условия прочности в двух вариантах: с учетом и без учета ее собственного веса, если γ=7,8г/см3, R=100МПа (таблица 3.8.).
Таблица 3.8.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
F, кН |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
d, мм |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
ℓ, м |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
Таблица 3.9.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
A, см2 |
1,3 |
1,5 |
1,4 |
1,5 |
1,7 |
1,2 |
1,25 |
1,4 |
1,3 |
1,6 |
F, кн |
30 |
40 |
35 |
33 |
50 |
20 |
25 |
32 |
24 |
42 |
р, кг/м |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
Таблица 3.10.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
R, МПа |
130 |
150 |
140 |
150 |
170 |
120 |
125 |
140 |
130 |
160 |
F, кн |
30 |
40 |
35 |
33 |
50 |
20 |
25 |
32 |
24 |
42 |
р, кг/м |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
Таблица 3.11.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h1, м |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
h2, м |
10 |
9,5 |
9 |
8,5 |
8 |
7,5 |
7 |
6,5 |
6 |
7 |
A1, м2 |
0,45 |
0,46 |
0,47 |
0,48 |
0,49 |
0,50 |
0,51 |
0,52 |
0,53 |
0,54 |
А2, м2 |
0,65 |
0,70 |
0,75 |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,05 |
1,1 |
3.12. Определить наибольшую длину призматического стального стержня, растянутого только собственным весом, чтобы наибольшие напряжения не превышали допускаемого значения. Решить ту же задачу для стержня, нагруженного в море (таблица 3.12.).
Таблица 3.12.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
γм.в., кн/м3 |
1,01 |
1,02 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
1,01 |
1,02 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
γст, кн/м3 |
77,1 |
77,2 |
77,3 |
77,3 |
77,4 |
77,5 |
77,6 |
77,7 |
77,8 |
78 |
R,МПа |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
3.13. Определить объем кладки мостовой опоры высотой h и нагруженной сжимающей силой F в двух случаях:
-
опора постоянного сечения;
-
опора ступенчатая, состоящая из трех частей одинаковой длины.
γ=22кн/м3, R=1,2МПа (таблица 3.13.).
Таблица 3.13.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
42 |
44 |
46 |
43 |
45 |
47 |
48 |
49 |
50 |
40 |
F, МН |
4 |
4,4 |
4,6 |
4,8 |
5 |
5,2 |
5,4 |
5,6 |
5,8 |
6 |
Таблица 3.14.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
A1, см2 |
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
2,1 |
2,3 |
2,5 |
2,7 |
2,9 |
А2, см2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
2,3 |
2,5 |
2,7 |
2,9 |
3,1 |
А3, см2 |
2,5 |
2,5 |
2,8 |
2,9 |
3,2 |
2,4 |
2,7 |
2,8 |
3 |
3,2 |
F, кН |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
3.15. Вертикальный стальной стержень с площадью поперечного сечения А и длиной ℓ работал с продольной нагрузкой F при напряжении σ(1). Не меняя ни размеров, ни нагрузки стержня, требуется нарастить его в длину, считая возможным повышения напряжения до σ(2). Насколько длиннее можно сделать стержень? Учесть собственный вес, если γ=7,8г/см3 (таблица 3.15.).
Таблица 3.15.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
ℓ, м |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
σ(1), МПа |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10 |
10,5 |
σ(2), МПа |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10 |
10,5 |
11 |
Рисунок
3.9.
Таблица 3.16.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
3,1 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
3,5 |
3,6 |
3,5 |
3,4 |
3,2 |
3,3 |
A1, м2 |
0,45 |
0,46 |
0,47 |
0,48 |
0,49 |
0,50 |
0,51 |
0,52 |
0,53 |
0,54 |
А2, м2 |
0,65 |
0,70 |
0,75 |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,05 |
1,1 |
А3, м2 |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2 |
3.17. Определить площади поперечных сечений ступенчатой стойки высотой h, сжатой силой F, имеющей четыре участка одинаковой длины (таблица 3.18.).
Таблица 3.17.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
42 |
44 |
46 |
43 |
45 |
47 |
48 |
49 |
50 |
40 |
γ, кН/м3 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
20,5 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
20,5 |
R, МПа |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,05 |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
1,25 |
F, МН |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
Таблица 3.18.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
10 |
10,5 |
11 |
11,5 |
12 |
12,5 |
13 |
13,5 |
14 |
14,5 |
γ, кН/м3 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
20,5 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
20,5 |
R, МПа |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,05 |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
1,25 |
F, кН |
600 |
640 |
660 |
680 |
700 |
720 |
740 |
760 |
780 |
800 |
3.19. Определить грузоподъемность цилиндрической колонны длиной ℓ, сжатой силой F. Диаметр сечения колонны равен d. Учесть собственный вес материала (таблица 3.19.).
Таблица 3.19.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
ℓ, м |
10 |
10,5 |
11 |
11,5 |
12 |
12,5 |
13 |
13,5 |
14 |
14,5 |
γ, кН/м3 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
20,5 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
20,5 |
R, МПа |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,05 |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
1,25 |
d, см |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
140 |
150 |
3.20. Проволока для канатов, используемых на монтажных работах, изготавливается из стали с пределом прочности σпч. Определить длину подвеса проволоки, при которой напряжение от ее собственного веса достигнет σпч (таблица 3.20.).
Таблица 3.20.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
γ, кН/м3 |
77,1 |
77,2 |
77,3 |
77,3 |
77,4 |
77,5 |
77,6 |
77,7 |
77,8 |
78 |
σпч, кг/мм2 |
130 |
150 |
140 |
155 |
170 |
120 |
125 |
145 |
135 |
160 |
Таблица 3.21.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
A1, см2 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
2,1 |
2,3 |
2,5 |
2,7 |
2,9 |
А2, см2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
2,3 |
2,5 |
2,7 |
2,9 |
3,1 |
А3, см2 |
2,5 |
2,5 |
2,8 |
2,9 |
3,2 |
2,4 |
2,7 |
2,8 |
3,0 |
3,2 |
3.22. Штанга бурильного агрегата длиной ℓ представляет собой стальную трубу с внутренним диаметром d, толщиной стенок h, закрепленную верхним концом и нагруженную на нижнем конце продольной растягивающей силой F. Проверить выполнение условия прочности штанги, если γ=7,8г/см3, R=100МПа (таблица 3.22.).
Таблица 3.22.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
F, кН |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
d, мм |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
ℓ, м |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
h, мм |
2,6 |
2,7 |
2,75 |
2,8 |
2,9 |
2,95 |
3 |
3,2 |
3,4 |
3,5 |
Таблица 3.23.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
3,1 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
3,5 |
3,6 |
3,5 |
3,4 |
3,2 |
3,3 |
F, кН |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
3.24. Определить грузоподъемность мостовой опоры высотой h и нагруженной сжимающей силой F, если опора ступенчатая, состоит из трех частей одинаковой длины с площадями поперечного сечения А1, А2, А3, если γ=22кн/м3, R=1,2МПа (таблица 3.24.).
Таблица 3.24.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
42 |
44 |
46 |
43 |
45 |
47 |
48 |
49 |
50 |
40 |
A1, м2 |
4,5 |
4,8 |
5 |
5,5 |
6,1 |
6,2 |
6,3 |
6,4 |
6,5 |
6,6 |
А2, м2 |
6 |
7,2 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,3 |
9,6 |
9,8 |
10 |
А3, м2 |
9 |
9,6 |
10 |
11 |
12 |
12,5 |
13 |
13,5 |
14 |
14,5 |
Таблица 3.25.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h1, м |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
h2, м |
5 |
5,5 |
6 |
5 |
5,5 |
6 |
5,5 |
5 |
4,5 |
3,5 |
F, кН |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
850 |
900 |
Таблица 3.26.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
а, м |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
F, кН |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
3.27. Проверить прочность каменного столба высотой h, нагруженного силой F и собственным весом (таблица 3.27.).
Таблица 3.27.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
10 |
10,5 |
11 |
11,5 |
12 |
12,5 |
13 |
13,5 |
14 |
14,5 |
γ, кН/м3 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
20,5 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
20,5 |
R, МПа |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,05 |
,11 |
1,15 |
1,2 |
1,25 |
1,3 |
1,35 |
F, кН |
500 |
620 |
660 |
680 |
700 |
720 |
740 |
760 |
780 |
800 |
А, м2 |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2 |
Таблица 3.28.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
R, МПа |
130 |
150 |
140 |
150 |
170 |
120 |
125 |
140 |
130 |
160 |
A, см2 |
1,3 |
1,5 |
1,4 |
1,5 |
1,7 |
1,2 |
1,25 |
1,4 |
1,3 |
1,6 |
р, кг/м |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
3.29. Проверить прочность мостовой опоры высотой h и нагруженной сжимающей силой F, если опора ступенчатая, состоит из трех частей одинаковой длины с площадями поперечного сечения А1, А2, А3, если γ=22кн/м3, R=1,2МПа (таблица 3.29.).
Таблица 3.29.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h, м |
42 |
44 |
46 |
43 |
45 |
47 |
48 |
49 |
50 |
40 |
A1, м2 |
4,5 |
4,8 |
5 |
5,5 |
6,1 |
6,2 |
6,3 |
6,4 |
6,5 |
6,6 |
А2, м2 |
6 |
7,2 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,3 |
9,6 |
9,8 |
10 |
А3, м2 |
9 |
9,6 |
10 |
11 |
12 |
12,5 |
13 |
13,5 |
14 |
14,5 |
F, МН |
4 |
4,4 |
4,6 |
4,8 |
5 |
5,2 |
5,4 |
5,6 |
5,8 |
6 |
3.30. Ступенчатая штанга шахтного насоса состоит из четырех частей разного диаметра, но равной длины ℓ. К нижнему концу штанги приложен груз F. Подобрать диаметры поперечных сечений так, чтобы напряжения в верхнем сечении каждой из частей было равно R. γ=7,7г/см3, R=100МПа (таблица 3.30).
Таблица 3.30.
Исх. данные |
Номер группы |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
ℓ, м |
20 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
F, кН |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |