Дано:
а= 13м
q= 24кН/м
F=20кН
m=32кНм
ɣf =1,4
ɣm =1,1
ɣf =1,4
R= Rn / ɣm
Rn = 240 МПа
расчетная схема -7
Найти:
Размеры поперечных сечений 7; 9; 12
Перемещения на расстоянии 2а от консоли
Решение
Поскольку балка консольная, для вычисления внутренних сил определять реакции опор нет необходимости, если рассматривать отсеченную часть со стороны незакрепленного конца
Записываем уравнения поперечных сил и изгибающих моментов на участках балки, используя метод сечений
На участке AB: (0 ≤ z1 ≤ 1.3 м )
Q(z1) = + RA - q·z - q·z = + 113.6 - 24·z - 24·z
Q(0) = 113.6 кН
Q(1.3) = 51.2 кН
M(z1) = - MA + RA · z - q·z2/2 - q·z2/2 = - 211.4 + 113.6 · z - 24·z2/2 - 24·z2/2
M(0) = -211.4 кНм
M(1.3) = -104.28 кНм
На участке BC: (1.3 ≤ z2 ≤ 2.6 м )
Q(z2) = + RA - Q1 - q·z = + 113.6 - 31.2 - 24·z
Q(1.3) = 51.2 кН
Q(2.6) = 20 кН
M(z2) = - MA + RA · z - Q1·(z - 0.65) - q·z2/2 + M = - 211.4 + 113.6 · z - 31.2·(z - 0.65) - 24·z2/2 + 32
M(1.3) = -72.28 кНм
M(2.6) = -26 кНм
На участке CD: (2.6 ≤ z3 ≤ 3.9 м )
Q(z3) = + RA - Q1 - Q2 = + 113.6 - 31.2 - 62.4 = 20 кН
M(z3) = - MA + RA · z - Q1·(z - 0.65) - Q2·(z - 1.3) + M = - 211.4 + 113.6 · z - 31.2·(z - 0.65) - 62.4·(z - 1.3) + 32
M(2.6) = -26 кНм
M(3.9) = 0 кНм
Строим эпюры Q и М
2
. Максимальный момент в балке составляет Mmax = 211,4 кНм. По этому значению подбираем сечение балки.
Условие прочности при изгибе σ = Mmax / W ≤ [σ]
Отсюда, минимально необходимый момент сопротивления вычисляем по формуле Wmin=Mmax / [σ]
-для сечения 7 (круг)
Необходимый минимальный момент сопротивления равен:
W= Mmax[σ] = 21140160 = 132,125см3
Поскольку момент сопротивления круга:
W= π⋅d332 ,
то диаметр сечения балки равен:
d= 332⋅Wπ = 332⋅132,1253,14 =11см
Согласно стандартному ряду принимаем d =15см
Площадь сечения балки:
S= π⋅d24 = 3,4⋅1524 =176,6см2
-для сечения 9 (сложной формы с квадратным отверстием и закруглениями)
Поскольку данное сечение отличается от предыдушего наличием квадратного отверстия, то площадь искомого сечения:
S =SКР -SКВ
SКВ =( d2)2 , где d =15см
SКВ =( 152)2 =56,25 см2
Площадь сечения балки:
S = 176,6- 56,25 = 120,35 см2
-для сечения 12 (составное сечение: 2 швеллера)
Mmax = 211,4 кНм