- •Брест 2002
- •© Брестский государственный технический университет 2002 введение
- •1. Подходы и допущения, положенные в основу метода перемещений
- •2. Определение степени кинематической неопределимости рам
- •3. Основная система метода перемещений
- •4. Канонические уравнения метода перемещений
- •5. Табличные эпюры метода перемещений
- •6. Построение единичных и грузовых эпюр в основной системе метода перемещений
- •7. Определение коэффициентов и свободных членов канонических уравнений
- •Вычислим таким способом для рас-
- •8. Проверки коэффициентов и свободных членов канонических уравнений
- •9. Построение окончательных эпюр внутренних усилий и их проверки
- •10. Пример расчета
- •11. Упрощения при расчетах симметричных рам
- •12. Особенности расчета рам с наклонными стержнями
- •Рекомендуемая литература.
11. Упрощения при расчетах симметричных рам
Симметричными называют рамы, которые обладают симметрией относительно некоторой оси (оси симметрии) в конфигурации стержней, в расположении опорных связей и в жесткостях стержней.
При расчете симметричных рам методом перемещений, следует применять и использовать все те же подходы, приводящие к упрощениям, что и в методе сил.
Основная система метода перемещений при расчете симметричных рам должна удовлетворять всем условиям симметрии, включая разделение всех неизвестных перемещений на симметричные и кососимметричные (обратносимметричные); при этом неизвестные, не удовлетворяющие условиям симметрии, необходимо сгруппировать. В результате система канонических уравнений метода перемещений распадется на две независимые системы, в одну из которых будут входить только симметричные, а во вторую только кососимметричные неизвестные.
Если на раму при этом будет действовать симметричная (кососимметричная) внешняя нагрузка, то все кососимметричные (симметричные) неизвестные, как и в методе сил, обратятся в нуль.
Рассмотрим, например, симметричную раму, изображенную на рис. 18а, степень кинематической неопределимости которой равна пяти (n= nу + nл = 2+3 = 5). Основная система для этой рамы в общем случае представлена на рис. 18б, а с учетом группировки неизвестных

на рис. 18в. В результате будем иметь два симметричных (Z2, Z4) и три кососимметричных (Z1, Z3, Z5 ) неизвестных.
Общая система уравнений при этом распадается на две независимые системы вида
(13)
(14)
П
ри
симметричном нагружении рамы все
кососимметричные неизвестные будут
равны нулю, т.е.Z1
= Z3
= Z5
= 0, останутся только симметричные
неизвестные Z2,
Z4
и основная система метода перемещений
примет вид, показанный на рис. 18 г.
Единичные эпюры изгибающих моментов
при этом и соответствующие им схемы
деформаций показаны на рис. 18д
18з (построение эпю-
р
ы
М2
на среднем участке нижнего стержня
сразу от двух поворотов заделок навстречу
друг другу показано на рис. 18и). Значения
единичных коэффициентов в этом случае
будут:
;
;
.


П
ри
кососимметричной внешней нагрузке на
раму на рис. 18а все симметричные
неизвестные станут равны нулю (Z2
= Z4
= 0), останутся неизвестными перемещения
Z1,
Z3,
Z5
и основная система метода перемещений
примет вид, показанный на рис. 19а.
Единичные эпюры изгибающих моментов и
соответствующие им схемы деформаций
показаны на рис. 19в
19з (при этом построение эпюр М1
и М5
на среднем нижнем стержне от одновременного
поворота двух заделок по часовой стрелке
и их смещения в противоположные стороны
представлены на рис. 19б, 19и). Значения
единичных коэффициентов здесь будут
равны:
;
;
;
;
;
.
12. Особенности расчета рам с наклонными стержнями
При наличии в рамах наклонных стержней, как, например, в раме на рис. 20а, их расчет методом перемещений будет иметь некоторые особенности в сравнении с расчетом рам только с вертикальными и горизонтальными стержнями. Эти особенности связаны с построением единичных эпюр изгибающих моментов от линейных смещений дополнительных линейных связей и с определением реакций в этих линейных связях.
В рамах с наклонными стержнями при действии единичных линейных смещений дополнительных линейных связей деформирование основной системы метода перемещений может быть несколько сложнее, чем в рамах только с вертикальными и горизонтальными стержнями, причем некоторые узлы здесь могут смещаться на величину, отличную от единичной. Величины смещения узлов определяются на основе геометрических расчетов, выполняемых для возможной схемы деформирования системы с учетом принятых допущений (см.разд. 1) и с учетом того, что вектор перемещений точек при повороте стержней направлен перпендикулярно стержням.

Рис. 20
Например,
для рамы на рис. 20а, имеющей в методе
перемещений три неизвестных ( n
= nу
+ nл =
2+1 = 3), деформации основной системы,
представленной на рис.20б, от линейного
смещения Z3
= 1 будут иметь вид, показанный на рис.
20в. При этом смещение узла 1 перпендикулярно
стержню 01,
от действия которого строится эпюра
в этом стержне, из рассмотрения
треугольника
равно
;
;
смещение
же узла 1 по вертикали, от которого
строится эпюра
на участке 12,
равно
;
.
В
итоге эпюраМ3
будет иметь
вид, представленный на рис. 20г.
Анализ
возможных вариантов определения
коэффициента r33,
представляющего собой реактивную силу
в дополнительной линейной связи 3,
статическим способом показывает, что
здесь нельзя вырезать часть основной
системы метода перемещений так, чтобы
в уравнение равновесия для определения
r33
входили только поперечные силы. Это
вторая особенность расчета методом
перемещений рам с наклонными стержнями.
Поэтому здесь при определении статическим
способом коэффициентов, представляющих
собой реактивные силы в линейных связях,
придется находить и продольные силы в
некоторых стержнях, для чего вначале
по эпюре изгибающих моментов нужно
будет строить соответствующую эпюру
поперечных сил. Поэтому и для рамы на
рис. 20 вначале по эпюре
построим с использованием формулы (4)
эпюруQ3
(см. рис. 20д), после чего, вырезав узел 1
(рис. 20е), найдем продольную силу в стержне
12:
;
![]()
.
После этого можно найти коэффициент r33, рассматривая равновесие узла 2 (рис. 20ж)
;
;
.
Коэффициенты, представляющие собой реактивные силы в линейных связях, для рам с наклонными стержнями можно, конечно, определить и с
использованием формулы Мора (5), в соответствии которой для коэффициента r33 будем иметь

.
Результаты совпадают
