Вычертить схему нагружения в масштабе, с указанием числовых значений
Приложенных нагрузок.
2. Построить эпюры Qy и Mx
3. Подобрать двутавровое сечение стальной балки по условию прочности.
4. Пользуясь универсальными уравнениями метода начальных параметров
Определить углы поворота q над опорами и прогибы в характерных
сечениях (2-3 сечения)
5. Построить линию изогнутой оси балки, в соответствии с эпюрой Mx
6. Проверить выполнение условия жесткости в характерных точках балки.
Если условие жесткости не удовлетворяется, подобрать новое двутавровое
сечение, обеспечивающее необходимую жесткость.
принять [s]=160МПа; Е=200ГПа.
Значение допускаемого прогиба [f]=l200=3200=0,015 м
Данные для решения
Вариант q, кН/м a, м
5 26 1,2
Расчетная схема
Решение
Предварительно вычислим:
m=2,2qa2=2,2*26*1,22=82,4 кНм
F=1,2qa=1,2*26*1,2=37,4 кН
1.Определяем опорные реакции:
MA=RB*3-q*1,2*0,6-m-F*3,6=0
RB=26*1,2*0,6+82,4+37,4*3,63=78,6 кН
MB=-RA*3+q*1,2*2,4-m-F*0,6=0
RA=26*1,2*2,4-82,4-37,4*0,63=-9,99 кН
Проверка:
Y=0=RA+RB-q*1,2-F=-9,99+78,6-26*1,2-37,4=0
Реакции определены верно.
2.Построение эпюр Qy и Mx:
Участок I: 0≤х1≤1,2
Qy1х1=RA-q*x1
x1
0 1,2
Qy1
-9,99 -41,19
Mx1=RA*x1-q*x122
x1
0 1
Mx1
0 -30,7
Участок II: 1,2≤х2≤3
Qy2х2=RA-q*x2+q*(x2-1,2)
x2
1,2 3
Qy2
-41,19 -41,19
Mx2=RA*x2-q*x222-q*(x2-1)22+m
x2
1,2 3
Mx2
51,7 -22,44
Участок III: 0≤х3≤0,6
Qy3х3=F
x3
0 0,6
Qy3
37,4 37,4
Mx3=-F*х3
x3
0 0,6
Mx3
0 -22,44
По полученным данным строим эпюры поперечных сил и изгибающих моментов(рис.1.).
Рис.1.
3.Определение размеров поперечных сечений:
Из условия прочности по нормальным напряжениям произведем подбор сечения балки:
σmax=MmaxWx≤σ
где:
Mmax-максимальный изгибающий момент;
Wx-момент сопротивления
Откуда
Wx=Mmaxσ=51,7*103160*106=0,323*10-3 м3=323 см3
По сортаменту8239-72 выбираем двутавр № 27 :
Wx=371 см3; Ix=5010 см4
4.Определениеуглов поворота над опорами и прогибы в характерных точких (метод начальных параметров):
Начальные параметры:
Прогиб над опорой А равен нулю:f=0
Нулевой угол поворота θ0определим из условия нулевого прогиба над опорой В(при x=2,5a м):
EIxfBx=EIxθ0*x+Ra*x36+m*(x-a)22-q*x424+q*(x-a)424;
EIxf3=EIxθ0*3-9,99*336+82,4*1,822-26*3424+26*1,8424;
EIxθ0*3+12,16=0=>EIxθ0=-4,1 кНм2
Углы поворотов над опорами:
при x=0:
EIxθ00=EIxθ0+Ra*x22-q*x36=-4, 1кНм2=>θ0=-4,1*1032*1011*5010*10-8=-0,0004 рад
при x=5м:
EIxθ03=EIxθ0+Ra*x22-q*x36+m*x-a+q*(x-a)36=-4,1-9,99*322-26*336+82,4*1,8+26*1,836=7,56 кНм2=>θ0=7,56*1032*1011*5010*10-8=0,0008 рад
Прогибы в характерных точках:
при x=1,2 м:
EIxfx=EIxθ0*x+Ra*x36-q*x424=-4,1*1,2-9,99*1,236-26*1,2424=-10,04 кНм3=>y=-10,04*1032*1011*9840*10-8=-0,001 м<f=0,015 м
при x=3,6 м:
EIxаx=EIxθ0*x+Ra*x36+m*(x-a)22-q*x424+q*(x-a)424+Rb*(x-2,5a)36=-4,1*3,6-9,99*3,636+82,4*2,422-26*3,6424+26*2,4424+78,6*0,636=1,86 кНм3=>y=1,86*1032*1011*5010*10-8=0,0002 м<f=0,015 м
Условие жесткости выполняется .