Примеры решения задач. Пример 1. Одноопорная (защемленная) балка нагружена со­средоточенными силами и парой

Пример 1. Одноопорная (защемленная) балка нагружена со­средоточенными силами и парой сил (рис. 6.7). Определить реакции заделки.

Решение

2. В заделке может возникнуть реакция, представляемая двум: составляющими ( R _Ay, R _Ax), и реактивный момент М_A. Наносим на схему балки возможные направления реакций.

Замечание. Если направления выбраны неверно, при расчетах получим отрицательные значения реакций. В этом случае реакции на схеме следует направить в противоположную сторону, не повторяя расчета.

В силу малой высоты считают, что все точки балки находятся на одной прямой; все три неизвестные реакции приложены в одной точке. Для решения удобно использовать систему уравнений равновесия в первой форме. Каждое уравнение будет содержать одну неизвестную.

3. Используем систему уравнений:

Знаки полученных реакций (+), следовательно, направления ре­акций выбраны верно.

3. Для проверки правильности решения составляем уравнение моментов относительно точки В.

Подставляем значения полученных реакций:

Решение выполнено верно.

Пример 2. Двухопорная балка с шарнирными опорами А и В нагружена сосредоточенной силой F, распределенной нагрузкой с интенсивностью q и парой сил с моментом т (рис. 6.8а). Определить реакции опор.

Решение

1. Левая опора (точка А) — подвижный шарнир, здесь реакция направлена перпендикулярно опорной поверхности.

Правая опора (точка В) — неподвижный шарнир, здесь наносим две составляющие реакции вдоль осей координат. Ось Ох совмещаем с продольной осью балки.

2. Поскольку на схеме возникнут две неизвестные вертикальные реакции, использовать первую форму уравнений равновесия нецеле­сообразно.

3. Заменяем распределенную нагрузку сосредоточенной:

G = ql; G = 2*6 = 12 кН.

Сосредоточенную силу помещаем в середине пролета, далее за­дача решается с сосредоточенными силами (рис. 6.8, б).

4. Наносим возможные реакции в опорах (направление произвольное).

5. Для решения выбираем уравнение равновесия в виде

6. Составляем уравнения моментов относительно точек крепления:

Реакция отрицательная, следовательно, R _Аy нужно направить н противоположную сторону.

7. Используя уравнение проекций, получим:

R_Bx — горизонтальная реакция в опоре В.

Реакция отрицательна, следовательно, на схеме ее направление будет противоположно выбранному.

8. Проверка правильности решения. Для этого используем чет­вертое уравнение равновесия

Подставим полученные значения реакций. Если условие выполнено, решение верно:

-5,1 - 12 + 34,6 – 25 -0,7 = 0.

Пример 3. Опреде­лить опорные реакции балки, показанной на рис. 1.17, а.

Решение

Рассмотрим рав­новесие балки АВ. Отбросим опорное закрепление (задел­ку) и заменим его действие реакциями Н_А, V_A и т_А (рис. 1.17, б). Получили плоскую систему произвольно распо­ложенных сил.

Выбираем систему координат (рис. 1.17,6) и состав­ляем уравнения равновесия:

Составим проверочное уравнение

следовательно, реакции определены верно.

Пример 4. Для заданной балки (рис. 1.18, а) определить опорные реакции.

Решение

Рассматриваем равновесие балки АВ. Отбра­сываем опорные закрепления и заменяем их действие реакциями (рис. 1.18,6). Получили плоскую систему про­извольно расположенных сил.

Выбираем систему координат (см. рис. 1.18,6) и со­ставляем уравнения равновесия:

равнодействующая равномерно распреде­ленной нагрузки интенсивностью q₁,

расстояние от точки А до линии действия равнодействующей q₁(а + b);

равнодействующая равномерно распреде­ленной нагрузки интенсивностью q₂;

расстояние от точки А до линии действия равнодействующей q₂ (d — с).

Подставив числовые значения, получим

откуда V_B = 28,8 кН;

— расстояние от точки В до линии действия равнодействующей q₁ (a+b);

— расстояние от точки В до линии действия равнодействующей q₂(d — c).

Подставив числовые значения, получим:

откуда V_A = 81,2 кН.

Составляем проверочное уравнение:

следовательно, опорные реакции определены верно.

Пример 5. Для заданной стержневой системы (рис. 1.19, а) определить усилия в стержнях.

Решение

Рассмотрим равновесие балки AB, к которой приложены как заданные, так и искомые силы.

На балку действуют равномерно распределенная на­грузка интенсивностью q, сила Р и сосредоточенный мо­мент т.

Освободим балку от связей и заменим их действие реакциями (рис. 1.19, б). Получили плоскую систему про­извольно расположенных сил.

Выбираем систему координат (см. рис. 1.19, б) и со­ставляем уравнения равновесия:

где q (a + b) — равнодействующая

равномерно распреде­ленной нагрузки интенсивностью q (на чертеже она показана штриховой ли­нией).

Подставив числовые значения, получим:

откуда N_AC = 16 кН;

Напомним, что сумма проекций сил, образующих пару, на любую ось равна нулю;

где N_BD cos α — вертикальная составляющая силы N_BD', N_BFcos β — вертикальная составляющая силы N _{B F} (линии действия горизонтальных состав­ляющих сил N_BD и N_BF проходят через точку А и поэтому их моменты относи­тельно точки А равны нулю). Подставляя числовые значения и учитывая, что N _{B D} = 1,41 N_BF, получаем:

откуда N _{B F} = 33,1 кН.

Тогда N_BD = 1,41*33,1 = 46,7 кН.

Для определения усилий в стержнях не было исполь­зовано уравнение равновесия: ΣP_to= 0. Если усилия в стержнях определены верно, то сумма проекций на ось v всех сил, действующих на балку, должна быть равна нулю. Проектируя все силы на ось v, получаем:

следовательно, усилия в стержнях определены верно.

Пример 6. Для заданной плоской рамы (рис. 1.20, а) определить опорные реакции

Решение

Освобождаем раму от связей и заменяем их действие реакциями N_А, V_A, V_B (рис. 1.20, б). Получили плоскую систему произвольно расположенных сил.

Выбираем систему координат (см. рис. 1.20, б) и составляем уравнения равновесия:

где Р₂ cos α — вертикальная составляющая силы Р₂;

P₂ sin α — горизонтальная составляющая силы Р₂;

2qa — равнодействующая равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q (показана штриховой линией);

откуда V_B = 5,27 qa;

или

откуда H_A=7qa

линия действия силы Р₂ cos α проходит через точку В и поэтому ее момент относительно точки В равен нулю

откуда V_A = 7qa.

Для определения реакций не было использовано урав­нение равновесия Σ P_iv=0. Если реакции определены верно, то сумма проекций на ось v всех сил, действую­щих на раму, должна быть равна нулю. Проектируя все силы на ось v, получаем:

следовательно, опорные реакции определены верно.

Напомним, что сумма проекций сил, составляющих пару с моментом т, на любую ось равна нулю.

Контрольные вопросы и задания

1. Замените распределенную нагрузку сосредоточенной и опре­делите расстояние от точки приложения равнодействующей до опо­ры А (рис. 6.9).

2. Рассчитайте величину суммарного момента сил системы от­носительно точки А (рис. 6.10).

3. Какую из форм уравнений равновесия целесообразно исполь­зовать при определении реакций в заделке?

4. Какую форму системы уравнений равновесия целесообразно использовать при определении реакций в опорах двухопорной балки и почему?

5. Определите реактивный момент в заделке одноопорной балки, изображенной на схеме (рис. 6.11).

6. Определите вертикальную реакцию в заделке для балки, представленной на рис. 6.11.

Дата добавления: 2015-11-26