Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка по строительной механике.pdf
Скачиваний:
296
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Построение л. в. в стержнях III категории (рис. 36).

RA

A

 

 

 

m

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

6

 

6

h

 

 

 

-

 

 

r 3

 

 

RB

 

 

 

 

N3-6

 

 

 

 

B

d

 

5

4 N

3

 

 

3-4

 

 

 

 

 

 

 

ü

 

 

 

 

 

â

 

 

 

 

ò

 

 

 

 

å

 

 

 

ω3-4

ÿ

â

 

 

 

 

ëåâà

 

 

 

ëâ N3-4

4/3

3/2

 

 

 

 

2/3

права

 

 

 

 

 

я ветвь

ω3-6

передаточная прямая

 

 

 

 

ëâ N3-6

правая ветвь

 

 

4

1,25

передаточная прямая

3,33

левая ветвь

Рис. 36. Схема построения линий влияния в стержнях III категории

Линия влияния усилия N3-4.

Моментной точкой является узел 1. Уравнение левой ветви л. в.:

∑М1прав = 0;

− RB 3d + N3−4 h / 2 = 0,

N3−4 =

3d

 

RB = 4RB .

h / 2

Уравнение правой ветви:

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

4 RA .

∑М1лев = 0;

− RА d + N3−4 h / 2 = 0,

N3−4

=

 

RA =

h / 2

 

 

 

 

 

 

3

Переносим узел 4 на левую ветку л. в., узел 3 – на правую, получаем передаточную прямую.

Линия влияния усилия N3-6.

Моментной точкой является узел А. Уравнение левой ветви л. в.:

∑МAправ = 0; − RB 4d − N3−6 r3−6

= 0,

N3−6

= −

4d

RB = −3,33RB .

 

Уравнение правой ветви:

 

 

 

r1−6

∑МAлев = 0; RА 0 + N3−6 r3−6 = 0,

N3−6

= 0.

 

 

 

Переносим узел 4 на левую ветвь, а узел 3 на правую − получаем передаточную прямую.

39

Численные значения усилий в стержнях фермы 2-й панели от постоянной и временной нагрузки определим по формуле (1), используя только слагаемое с распределенной нагрузкой. Результаты расчетов занесем в таблицу 6.

N1пост−2 = ω1−2 qпост = −12 0,833 4 4 200 = −1333 кН.

N1вр−2 = ω1−2 qвр = −12 0,833 4 4 600 = −4000 кН.

N1пост−6 = ω1−6 qпост = −12 0,833 2 4 200 = −666,4 кН.

N

вр

= ω

 

 

q

вр

= −1 0,833 4 2 600 = −2000 кН.

 

 

 

 

 

 

1−6

1−6

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

пост

= ω

 

 

q

пост

= 1 1 4 2 200 =800 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1−5

 

1−5

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

вр = ω

 

 

q

вр

= 1 1 4 2 600 = 2400 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1−5

1−5

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N2пост−3

= ω2−3

qпост

=

 

1 4 4 200 =1600 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N2вр−3

= ω2−3 qвр

=

1 4 4 600 = 5400 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N5пост−6

= ω5−6

qпост

= −

 

 

4 0,83 200 = −333 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N5вр−6

= ω5−6 qвр

= −

 

4 0,83 600 = −999 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N4пост−6

= ω4−6

qпост

=

1

1 4 2 200 = 400 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N4вр−6

= ω4−6 qвр =

1 4 2 600 =1200 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

пост

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

 

3/ 2

+2 / 3

 

1

 

2

 

 

200 =1867 кН.

3−4

= ω

3−4

пост

=

 

 

 

 

 

 

 

6

+

 

 

 

 

2

+

 

 

 

 

 

2

4

2

 

6

 

 

2

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

вр

= ω

 

 

q

 

 

 

=

 

1

 

 

3

 

6 +

3/ 2

+

2 / 3

2 +

1

 

2

 

 

 

 

= 5600 кН.

3−4

3−4

вр

 

2

6

 

 

2

 

2

3

2 4 600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N3пост−6

= ω3−6

qпост

= −

 

1

 

1,25 4 2 200 = −1000 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N3вр−6

= ω34−6

qвр = −

1,25 4 2 600 = −3000 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

Таблица 6

Результаты расчета шпренгельной фермы

Наименование

Усилия от по-

Усилия от временной

Расчетные усилия, кН

стоянной на-

нагрузки, кН

стержней

грузки, кН

 

 

 

 

max

min

max

min

 

Стержень 1−2

−1333,3

−

−4000

−

−5333,3

Стержень 1−6

−666,7

−

−2000

−

−2666,7

Стержень 1−5

800,0

2400

−

3200

−

Стержень 2−3

1600,0

5400

−

7000

−

Стержень 5−6

−333,3

−

−999

−

−1332,3

Стержень 4−6

400,0

1200

−

1600

−

Стержень 3−4

1867,0

5600

−

7467

−

Стержень 3−6

−1000,0

−

−3000

−

−4000

В ферме с двухъярусными шпренгелями (рис. 37) рассмотрим определение усилий и построение линий влияния усилий в стержнях II и IV категории. При-

мем qпост = 200 кН/м, d = 4 м, h = 6 м, qвр = 600 кН/м.

RA = RB = 6d 2qпост = 2400 кН. P = qпост d2 = 200 42 = 400 кН.

К стержням II категории относятся стержни 3−6 и 5−6. Выделим из конструкции отдельно фермочку−шпренгель (рис. 38).

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

h

RA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RB

 

 

 

 

 

 

1

5

 

4

 

 

 

P/2

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P/2

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

Рис. 37. Расчетная схема фермы с двух ярусными шпренгелями

R2

=P/2

3

R3 =P/2

 

2

 

 

 

α

 

h

N3-6

6

 

 

 

 

 

1

N5-6

4

 

 

5 P

Рис. 38. Расчетная схема двухъярусного шпренгеля

Продольное усилие в стержне 5−6.

Частный случай равновесия трехстержневого узла N5−6 = P = 400 кН.

Продольное усилие в стержне 3−6.

Вырезаем узел 3, рассматриваем условие

∑y = 0.

R3 − N3−6 sinα = 0. Т. к. R3 = Р/2,

α = arctg 32 = 56,30 , то N3−6 = 2sinP α = = 240,4 кН.

41

Построим л. в. усилий в стержнях II категории (рис. 39) и определим по ним усилия от постоянной и временной нагрузок.

R2

=1/2

d

 

 

R3 =1/2

 

Линия влияния усилия N5-6.

 

 

 

Если груз Р = 1 находится в узле 5, усилие

 

3

 

 

 

2

α

 

 

 

N5-6 = 1. Под узлом откладываем ординату,

 

 

 

 

 

 

равную единице. Груз, находящийся слева и

h

6

N3-6

 

 

справа от узла 5 не вызывает усилия в стой-

 

 

 

 

ке. Л.в. N5-6 захватывает только одну панель

 

1

 

N5-6

4

 

в пределах фермочки-шпренгеля.

 

 

 

 

N5пост−6

= ω5−6 qпост

=

1 4 1 200 = 400 кН.

 

 

 

5

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

ëâ N5-6

 

N5вр−6

= ω5−6 qвр =

4 1 600 =1200 кН.

 

ω5-6

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Линия влияния усилия N3-6.

 

ω

0,6

ëâ N3-6

 

Условие равновесия на вертикальную ось у:

 

3-6

 

 

 

 

 

∑yправ = R3 − N3−6 sin α = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 39. Линии влияния усилий

 

Уравнение линии влияния

 

 

 

 

1

 

 

 

 

в стержнях II категории

 

N3−6 =

 

= 0,6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2sinα

 

 

 

 

Если груз Р = 1 находится вне узла 5, то ордината л. в. N3-6 = 0.

 

N3пост−6

= ω3−6 qпост

=

1 4 0,6

200

= 240 кН.

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

N3вр−6 = ω3−6

qвр =

4 0,6 600 = 720 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

К стержням IV категории относятся стойки 1−2 и 3−4, эти стойки являются стержнями основной фермы, поэтому шпренгели не оказывают влияние на усилия в этих стержнях (рис. 40).

Продольное усилие в стержне 3−4.

Рассекаем ферму сквозным сечением g−g. Рассматриваем левую часть фермы, используем метод проекций для определения усилия N3-4.

∑yправ = RB −3P − P / 2 − N3−4 = 0; N3−4 = RB −3P −P / 2 = 2400 −3 400 −200 =1000 кН.

Продольное усилие в стержне 1−2.

Вырезаем узел 1. Рассматривая частный случай равновесия трехстержневого узла, находим, что N1-2 = Р = 400 кН.

42

g

2 3

6

h

RA

 

 

 

 

 

N1-2

 

N3-4

 

 

 

RB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P/2

 

 

 

 

 

1

5

 

4 g

 

 

 

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P/2

Рис. 40. Схема определения усилий в стержнях IV категории

Построение л. в. усилий в стержнях IV категории производится следующим образом. Вначале для основной фермы строится л. в. усилия в рассматриваемом стержне фермы при перемещении единичного груза по узлам одного пояса (например верхнего). А затем строится линия влияния этого же усилия по узлам другого пояса. Различие в этих линиях влияния связано с тем, что с изменением грузового пояса меняются разрезанные панели. Перемещая единичный груз по грузовому поясу шпренгельной фермы, устанавливаем закон изменения усилия с учетом того, что нагрузка, расположенная в дополнительных узлах, при помощи двухъярусных шпренгелей передается из узлов грузового пояса в узлы не грузового пояса.

Линия влияния усилия N3-4.

Проводим сечение g−g (рис. 41). Груз Р = 1 находится справа от сечения, рассматриваем равновесие левой части фермы:

∑yлев = 0; N3−4 + RA = 0; N3−4 = −RA . Получаем уравнение правой ветви

л. в. Под опорой А устанавливаем ординату единица и соединяем с нулем под опорой В.

Груз Р = 1 находится слева от сечения, рассматриваем равновесие правой части фермы:

∑yправ = 0; − N3−4 + RB = 0; N3−4 = RB . Получаем уравнение левой ветви

л. в. Под опорой В устанавливаем ординату минус единица и соединяем с нулем под опорой А.

Пусть груз Р = 1 перемещается по верхнему поясу. Переносим на левую ветвь крайний левый узел перерезанной панели (2), а на правую ветвь – крайний правый (узел 3). Получаем передаточную прямую (2’−3’) при езде поверху.

Аналогично получаем передаточную прямую при перемещении груза

Р= 1 по нижнему поясу (4’−7’).

Сучетом работы шпренгелей на прямую 2’−3’ переносим узел 5, на прямую 4’−7’ переносим узел 8. Соединяем точки и получаем л. в. N3-4.

43

N3пост−4

= ω3−4 qпост = (1 0,5 3 4 +

0,0835 +0,5

2 +

0,0835

 

 

 

2

2

 

2

−

1

4,78

1

) 200 =5 200 =1000 кН.

 

 

 

 

 

 

2

 

6

 

 

 

 

N3вр−4

= ω3−4 qвр =5 600 =3000 кH.

 

 

2

g

3

 

6

+2 / 3 2 + 12 23 3,22 −

h

 

N1-2

N3-4

A

 

 

B

1

9 езда понизу

 

 

 

 

 

âü

 

 

 

ò

 

 

ÿ

âå

 

âà

 

 

 

ëå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω3-4

 

 

 

 

âü

 

 

 

åò

 

 

àÿ

â

 

 

â

 

 

ðà

 

 

 

ï

 

 

 

 

ω1-2

1 5

4'

2'

5' 0,0835

езда поверху

1

4

g

8

7

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

8'

 

ëâ N3-4

 

 

 

 

3'

 

 

7'

0,78

 

 

 

 

ëâ N1-2

Рис. 41. Построение л. в. усилий в стержнях IV категории

Линия влияния усилия N1-2.

Стержень 1−2 можно отнести как к стержням IV категории, так и к стержням I категории. Проще задачу решить как для стержня I категории способом вырезания узлов. На основании частных случаев равновесия узлов N1-2 = 0, если сила Р = 1 находится вне узла 1 и N1-2 = 1, если сила находится в узле 1. Перерезанными панелями являются панели 1−9 и 1−5.

N1пост−2 = ω1−2 qпост = 12 4 1 200 = 400 кН.

N1вр−2 = ω1−2 qвр = 12 4 1 600 =1200 кН.

44