Задачи по сопромату Сварная балка Расчет толстостенных труб Упругий удар Неупругое деформирование Лабораторный практикум Лабораторные работы Строительная механика Расчет шпренгельных ферм Бесшарнирная арка

Задачи по сопротивлению материалов

Задача. Подобрать из расчета на прочность главную балку междуэтажного перекрытия двутаврового поперечного сечения и проверить условие жесткости для нее (рис. 4.4.12). Принять F = 30 кН, l = 6 м. Материал балки – сталь С255, = 1,1 (см. табл. 1.1 в главе 1).

 Решение. Определяем опорные реакции в рассматриваемой однопролетной балке RA = RB = F = 30 кН. Максимальный изгибающий момент будет в середине пролета:

Мmax = RAl/2 – F(l/2 – l/3) = 60 кН·м,

следовательно, согласно условия (4.2.7):

 По сортаменту прокатных профилей «Двутавры стальные горячекатанные» (табл. III, а) принимаем двутавр № 22 ( Wz = 232 см3, Iz = 2550 см4).

 Максимальный прогиб будет также в середине пролета балки. Составим дифференциальное уравнение изгиба оси балки для первого участка:

  

 Поставим граничное условие: yI = 0 при х = 0 и находим D = 0. Далее запишем

 

при  а также для третьего участка ():

 Граничное условие для третьего участка примет вид: yIII = 0 при х = =6м, откуда найдем С = –120/(EI).

 Максимальный прогиб будет в середине пролета балки на втором участке при х = 3 м:

 Для принятого по расчету двутавра № 22 выписываем I = 2550 см4. В этом случае условие жесткости (4.5.1) принимает вид

 Таким образом, главная балка междуэтажного перекрытия из двутавра № 22 будет непригодна к нормальной эксплуатации, вследствие появления недопустимо больших прогибов.

 Проведем расчет на жесткость. Формулу (4.5.1) представим в виде

 откуда 

где принято

 Окончательно принимаем из условия проверки жесткости балки двутавр № 33 (Iz = 9840 см4, Wz = 597 см3). Максимальное нормальное напряжение в этом случае будет

 Задача 4.5.3. Подобрать сечение двутавровой балки из условия прочности и условия жесткости. При расчетах принять [1/no] = 1/250. Балка показана на рис. 4.5.1. Материал – сталь С255.

 Ответ: двутавр № 20 – из условия прочности для Мmax = 40 кН·м; двутавр № 22 – из условия жесткости для уmax = 116/(EI).

 Задача 4.5.4. Подобрать сечение прокатной балки из условия прочности и условия жесткости (рис. 4.4.4). При расчетах принять [1/no] = 1/150, длина консоли l = 4 м, сосредоточенный изгибающий момент m = 10 кН·м. Материал – сталь С285 с Ry = 280 МПа, = 1.

 Ответ: двутавр № 10 – из условия прочности; двутавр № 16 – из условия жесткости для уmax = 80/(EI).

 Задача 4.5.5. Подобрать сечение прокатной балки из условия прочности и условия жесткости (рис. 4.4.11). При расчетах принять [1/no] = 1/200, a = 4 м, b = 2 м, F = 10 кН. Материал – сталь С285 с Ry = 280 МПа, = 1.

 Ответ: двутавр № 18 – из условия прочности; двутавр № 24 – из условия жесткости для уmax = 373/(EI).

 Задача 4.5.6. Подобрать сечение балки прямоугольного поперечного сечения с отношением сторон h/b = 3. Балка нагружена сосредоточенной силой F = 10 кН, l = 4 м (рис. 4.2.3). Материал – сталь С255, [1/no] = 1/200.

 Ответ: b = 3,03 см – из условия прочности; b = 3,5 см – из условия жесткости.

 Задача 4.5.7. Подобрать сечение прокатной балки из условия прочности и проверить условие жесткости для нее (рис. 4.4.7). При расчетах принять m = 40 кН·м, пролет балки l = 4 м, [1/no] = 1/200. Материал балки – сталь С255, = 1. Сортамент прокатного профиля подобрать по таблице III, а «Двутавры стальные горячекатаные».

 Ответ: двутавр № 14 – из условия прочности; двутавр № 10 – из условия жесткости для уmax = 80/(9EI).

 Задача 4.5.8. Подобрать допускаемый вылет l консоли, заделанной одним концом и находящейся под действием только собственного веса q. Консоль изготовлена из электросварной прямошовной трубы с наружным диаметром D = 168 мм, толщиной стенки t = 6 мм. Материал консоли – сталь С255, коэффициент условий работы= 1. Расчетная схема консоли показана на рис. 4.4.5. Принять [1/no] = 1/200.

 Ответ: l = 15,6 м – из условия прочности; l = 8,8 м – из условия жесткости.

 Задача 4.5.9. Подобрать диаметр d консольной балки (рис. 4.2.4) при 

F = 10 кН, l = 2 м из условия прочности и условия жесткости. Материал консоли – сталь С255, = 1, [1/no] = 1/200.

 Ответ: d = 13,7 см – из условия прочности; d = 16,2 см – из условия жесткости.

 Задача 4.5.10. Определить допускаемый вылет lef консоли из условия жесткости (рис. 4.5.2). При расчете принять, что консоль представляет собой двутавр № 20 из стали С255, q = 2,4 кН/м; [1/no] = 1/250.

 Ответ: lef = 3 м.

 Задача 4.5.11. Определить допускаемую нагрузку F на однопролетную балку (рис. 4.2.3) из условия жесткости. При расчете принять, что l = 4 м, b = 10 см, h = 20 см, материал балки – сталь С285, предельный относительный прогиб [1/no] = 1/250.

 Ответ: F = 164,8 кН.

 Задача 4.5.12. Определить допускаемый пролет l однопролетной балки (рис. 4.2.3) из условия жесткости. При расчете принять F = 165 кН, высота балки h = 2b = 20 см, материал балки – сталь С285, предельный относительный прогиб [1/no] = 1/250.

 Определить максимальное нормальное напряжение.

 Ответ: l = 4 м; = 247,5 МПа <280 МПа = Ry.

 Задача 4.5.13. Определить допускаемую нагрузку m на консольную балку из двутавра № 16 из условия жесткости (рис. 4.4.4).

 Принять l = 4 м, предельный относительный прогиб [1/no] = 1/150.

 Ответ: m = 12 кН·м.

 Задача 4.5.14. Определить допускаемую нагрузку F на консоль из двутавра № 24 (рис. 4.4.11) из условия прочности и из условия жесткости.

 При расчетах принять, что a = 4 м, b = 2 м, [1/no] = 1/200. Консоль изготовлена из стали С255 с Ry = 240 МПа.

 Ответ: F = 11,5 кН – из условия жесткости;

 F = 17,3 кН – из условия прочности.


Сопромат Опытная проверка теории косого изгиба