Для стальной статически неопределимой балки, требуется:
Из расчета на прочность по напряжению в опасной точке определить характерный размер t поперечного сечения и полученный результат округлить до ближайшего четного или кратного пяти числа(мм).
Найти прогиб в точке А и угол поворота сечения B. По этим данным с использованием эпюры изгибающего момента изобразить примерный вид упругой линии балки;
Приняв размер сечения согласно расчету по напряжению в опасной точке, вычислить коэффициент запаса прочности по предельному равновесию.
Принять:
Исходные данные:
Решение
Слева балка имеет жесткую опору, исключающую перемещение и поворот сечения. Такая опора соответствует наличию трех связей. На правом конце балка опирается свободно и имеет одну связь. Таким образом, балка имеет четыре связи при трех степенях свободы. Степень статической неопределимости балки равна единице.
Оборвем одну связь в сечении В и действие связи заменим реакцией X1. Величина этой реакции неизвестна, но она должна быть такой, чтобы вертикальное перемещение сечения В было равно нулю. В этом условии будет заключаться эквивалентность исходной системы статически определимой системе
. Чтобы описать условие эквивалентности двух систем, воспользуемся принципом независимости сил, сначала изобразим балку, нагрузив ее только внешней нагрузкой. Перемещение сечения В, вызванное внешней нагрузкой, обозначим . Далее изобразим балку, нагруженную только сосредоточенной силой X1. Перемещение сечения В, вызванное этой нагрузкой, обозначим . Сумма этих перемещений должна равняться нулю:
В каноноческий форме:
Что бы определить грузовое перемещение , построим грузовую эпюру изгибающих моментов, единичную эпюру и перемножим их воспользовавшись формулой Мора-Симпсона: .
Единичное перемещение найдем умножив единичную эпюру саму на себя:
Откуда находим:
Строим эпюру изгибающего момента методом сложения грузовой эпюры и единичной эпюры умноженной на
Сечение B:
Сечение A:
Сечение С:
Сечение D:
Определим требуемый момент сопротивления сечения из условия прочности:
Определим геометрические характеристики заданного сечения:
Разобьем сечение на два прямоугольника и определим необходимые геометрические характеристики каждого из них:
Центр тяжести сечения:
Момент инерции:
Осевой момент сопротивления:
Откуда определяем требуемый размер сечения:
Принимаем:
Определим прогиб в сечении А, для этого приложим в эту точки единичную силу и построим эпюру моментов