- •Тема 11 розрахунок статично невизначуваних стержневих систем методом сил
- •11.1. Класифікація стержневих систем. Поняття про кількість ступенів вільності
- •11.2.1. Геметрично змінювані системи
- •11.2.2. Геометрично незмінювані системи
- •11.2.3. Миттєво змінювані системи
- •11.3. Класифікація стержневих систем за статичною ознакою
- •11.3.1. Статично визначувані системи
- •11.3.2. Статично невизначувані системи
- •11.4. Основний зміст методу сил
- •Для розглянутого прикладу:
- •11.5. Порядок розв’язання статично невизначуваних задач методом сил
- •Рівняння (11.11),(11.12) зручно записувати в канонічній (упорядкованій) формі:
- •11.6. Матрична форма методу сил
- •11.8. Приклади розрахунку статично невизначуваних стержневих систем методом сил
- •11.9. Тести до теми №11 “Розрахунок статично невизначуваних стержневих систем методом сил” Таблиця 11.1
Для розглянутого прикладу:
.
Підставляючи знайдені значення для тау рівняння (11.7) і розв’язуючи його відносно , знаходимо:
.
Сумарні згинальні моменти у “характерних” перерізах балки знайдемо з виразу:
, (11.10)
де кількість “зайвих” невідомих або ступінь статичної невизначуваності системи; номер “характерного” перерізу.
Для балки, що розглядується:
; ;.
Відкладаємо знайдені значення згинальних моментрів від базисної лінії і будуємо епюру сумарних згинальних моментів (Рис.11.19,з).
Для побудови епюри поперечних сил виріжемо частину балки, розташовану між перерізами №1 і №3, прикладемо всі сили, які діють на вирізану ділянку (Рис.11.20), і складемо два рівняння рівноваги, з яких знайдемо значення поперечної сили в “характерних” перерізах, розташованих на межах вирізаної ділянки:
; .
Рис.11.20
З огляду на те, що (знак моменту врахований вибором його напрямку), з першого рівняння знаходимо:. З другого рівняння знаходимо. За знайденим значенням будуємо сумарну епюру поперчної сили (Рис.11.19,і).
11.5. Порядок розв’язання статично невизначуваних задач методом сил
Розглянемо в якості об'єкта розрахунку статично невизначувану раму (Рис.11.21).
Рис.11.21
Сформулюємо послідовність кроків, які варто виконати при розв’язанні задачі:
1. Визначення ступеня статичної невизначуваності: .
2. Вибір основної системи. Основною називається статично визначувана, геометрично незмінювана система, незавантажена зовнішніми силами і “зайвими” невідомими. Варіанти основних систем, які можна одержати з заданої системи (11.21), наведені на рис.11.22.
Рис.11.22.
У першому варіанті (Рис.11.22,а) в якості “зайвих” невідомих були прийняті горизонтальна та вертикальна реакції на правій опорі. У другому варіанті (Рис.11.22,б) в якості “зайвих” невідомих були прийняті реакція в горизонтальному зв'язку на правій опорі та опорний момент на лівій опорі. При створенні третього варіанта основної системи був врізаний простий шарнір в тіло рами. Це знизило ступінь статичної невизначуваності на одиницю. Для зниження ступеня статичної невизначуваності ще на одиницю на лівій опорі був врізаний ще один шарнір. В якості “зайвих” невідомих у третьому варіанті були прийняті опорний момент на лівій опорі і внутрішній момент, який діє у вузлі, що з'єднує стояк і рігель рами.
3. Побудова еквівалентної системи шляхом навантаження основної системи зовнішніми силами і “зайвими” невідомими. Вибираючи в якості основної систему, наведену на рис. 11.22,а, зобразимо еквівалентну систему (Рис.11.23).
Рис.11.23.
Дія відкинутих зв'язків у цій системі заміняється невідомими силами і. Зображена на рис.11.23 система будееквівалентною заданій системі лише в тому випадку, якщо переміщення в місці відкинутих зв'язків за їх напрямком будуть дорівнюють нулю (умови еквівалентності):
, (11.11)
. (11.12)