Пример 1. Построить эпюры Q , М и N для рамы. Жесткости элементов рамы указаны на рисунке.

1. Выявляем степень статической неопределимости.

Л=3К - Ш = 3 -1 —2 = 1 (или Л = Соп —3 = 4 —3= 1 ).

2. Выбираем основную систему и обращаем ее в нагруженную систему. Основ­ную систему получаем из заданной, устраняя нагрузку и горизонтальный опорный стержень левой опоры. Основная система, нагруженная заданной нагрузкой и горизонтальной неизвестной Х1 возмещающей действие на раму устраненной связи.

3. Составляем каноническое уравнение:

Это уравнение в данном случае выражает условие равенства нулю горизонталь­ного перемещения точки А в системе совместного действия неиз­вестной Х1 и заданной нагрузки.

4. Вычисляем перемещения и ; для этого предварительно строим эпюры и MP .

а) Эпюра :

Нагрузим для этого основную систему только силой . Вертикальные опорные реакции от данного нагружения равны нулю (к та­кому заключению легко прийти, если составить уравнения

и . Горизонтальную реакцию найдем из уравнения :

, откуда

 

Изгибающие моменты в характерных сечениях элементов.

Элемент А1:

Элемент 12: ;

Элемент CD:

Б) Эпюра М P

Нагрузив основную систему заданной нагрузкой, найдем сначала опорные реакции:

Теперь вычислим значения изгибающих моментов, необходимые для построе­ния эпюры М P; эти же значения в дальнейшем используем при построении окон­чательной эпюры М:

Элемент A2: Здесь 0≤х ≤9м и - уравнение квадратной параболы;

при х=0:

при x = 4,5 м:

при х = 9м:

Элемент 1-2:

Элемент 2- D:

По данным построенных эпюр и М P находим:

Для получения умножим площади ω, взятые из эпюры М P на ординаты у, взятые из эпюры :

 

 

 

5. Находим из канонического уравнения значение Х1:

Знак плюс свидетельствует о правильности принятого направления найденной нами лишней неизвестной Х1.

6. Строим окончательные эпюры Q, М и N.

 

а) Эпюра Q.

Вычислим опорные реакции, нагрузив основную систему заданной нагрузкой и известной теперь силой Х1. Ввиду того что силы Х1 и Н D дей­ствуют по одной прямой, проходящей через центры опорных шарниров, относи­тельно которых следует составить уравнения моментов для определения реакций VА и V D и моментов относительно этих точек не дают, вертикальные опорные реак­ции в данном случае будут такими же, как и соответствующие реакции, вычис­ленные для построения эпюры М P, т. е.

VA = 33,75 кН; VD = 33,75 кН.

Реакцию HD найдем из уравнения ∑Х = 0:

X1 + qh — HD = 0, откуда HD = X1 + qh = — 29,25+5 · 9= 15,75 кН.

Вычисляем поперечные силы в характерных сечениях.

Элемент А1: м;

Элемент 1-2:

Элементн 2 D:

 

б) Эпюра М.

Произведем для характерных сечений сложение ординат эпюры МP с соответ­ствующими ординатами эпюры увеличенными в Х1 = 29,25 раз.

Элемент А1:

Найдем расстояние х0 до сечения с максимальным изгибающим моментом, приравняв нулю поперечную силу в этом сечении:

, откуда

Тогда

Элемент 1-2:

Элемент 2- D:

 

в) Эпюра N.

Вычислим продольные силы в элементах рамы:

Элемент A1. Во всех сечениях рассматриваемого элемента продольная сила имеет постоянное значение:

Элемент 1-2: В данном элементе продольная сила также постоянна:

Элемент 2- D. И в данном элементе продольная сила постоянна: