Расчет рамы методом перемещений
Для заданной статически неопределимой рамы (рис. 32), с выбранными размерами и нагрузкой, требуется построить эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил.
Исходные данные:
l1=4 м; l2=6 м; h1=8 м;P1=6 Т; P2=0; P3=0; h2=0; I1I2=31
Рисунок 32– Выбранная схема
Решение
Заданная стержневая система
1.Определим степень кинематической неопределимости балки
n = K1 + K2 =2 + 1=3
K1 =2 – число жестких узлов в раме
K2- число линейно подвижных связей в раме.
2.Выберем основную систему метода перемещений ОСМП посредством наложения заделок в жестких узлах 1,2,3 и линейной связи, препятствующей горизонтальному перемещению в узле 3
Основная система метода перемещений ОСМП
3. Запишем систему канонических уравнений метода перемещений
r11∙Z1 + r12∙Z2 + r13∙Z3 +R1p = 0
r21∙Z1 + r22∙Z2 + r23∙Z3 +R2p = 0
r31∙Z1 + r32∙Z2 + r33∙Z3 +R3p = 0
4. Построим единичные эпюры изгибающих моментов M1, M2 и M3 и определим коэффициенты при неизвестных.
Вырежем узел 1 на эпюре M1 и рассмотрим его равновесие
m14=4∙EIl14=4EI8=0,5EI, m12=4∙3EIl12=12EI4=3EI,
m41=2∙EIl14=2EI8=0,25EI m21=2∙3EIl12=6EI4=1,5EI,
m16=3∙3EIl16=9EI4=2,25EI,
r11 =m12+m14+m16=3EI+0,5EI+2,25EI =5,75EI;
Вырежем узел 2 на эпюре M2 и рассмотрим его равновесие
m23=3∙3EIl23=9EI6=1,5EI, m21=4∙3EIl12=12EI4=3EI,
m12=2∙3EIl12=6EI4=1,5EI, m52=2∙EIl52=2EI8=0,25EI,
m25=4∙EIl52=4EI8=0,5EI,
r22=m23+m21+m25=1,5EI+3EI+0,5EI =5,0EI;
Вырежем узел 1 на эпюре M2 и рассмотрим его равновесие
m12=1,5EI
r12 =m12=1,5EI
m14=m41=6∙EIl142=6EI64=0,09375EI, m25=m52=6∙EIl142=6EI64=0,09375EI
Вырежем узел 1 на эпюре M3 и рассмотрим его равновесие
r13 =m14=0,09375EI
Вырежем узел 2 на эпюре M3 и рассмотрим его равновесие
r23=m25=0,09375EI
Вырежем ригель 6-3 и рассмотрим его равновесие
q14=12∙EI(l12)3=12EI(8)3=0,02344EI,
q25=12∙EI(l25)3=6EI(8)3=0,02344EI
r33 =q14+q25=0,04688EI
Построим эпюру изгибающих моментов от внешней нагрузки и определим свободные коэффициенты
M16 =3∙P1∙l1616=3∙6∙416=4,5 кНм
R1p=-4,5 кНм
R2p=0
R3p=0
Решим систему канонических уравнений и определим неизвестные моменты Z1 , Z2 и Z3.
5,75EI·Z1 +1,5EI·Z2 +0,09375·EI·Z3 =4,5
1,5EI·Z1 +5,0EI·Z2 +0,09375EI·Z3 =0
0,09375EI·Z1 +0,09375EI·Z3 +0,04688EI·Z3 =0
Z1 =0,865EI, Z2 =-0,236EI, Z3 =-1,258EI,
Построим окончательную эпюру изгибающих моментов от внешней нагрузки на основе соотношений
M=M1∙Z1+M2∙Z2+M3∙Z3+Mp
Выполним статическую проверку жестких узлов рамы
M1=0;2,554-2,238-0,316=0;
M2=0;0,354+0,236-0,590=0;
9