9897
.pdfx= 0 :
x= 7, 78 :
∑M z = 0 :
x= 0 :
x= 7, 78 :
Qy −5 = 34, 26кН; |
x = 3,89 : |
Qx−4 = -33, 3кН; |
|
||||
Qx−3 = -51, 55кН; |
|
|
|
||||
M z = - |
S y × x2 |
+ R O ×x ×cosϕ + HO ×sin15, 3O × x; |
|
||||
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|||||
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2 |
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M z −5 |
= 0; |
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M z −3 |
= -32, 08кН × м; |
x = 3,89 : |
M z −4 = -61, 7êÍ. |
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|||
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III участок: |
0 ≤ х ≤ 1, 04м |
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Nx = Sx × x;
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x = 0 : |
Nx = 0; |
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x = 1, 04 : Nx−2 = 3, 03кН; |
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Qy |
= -S y × x; |
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x = 0 : Qy = 0; |
x = 1, 04 : Qy −2 = -11, 08кН; |
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||
M z = - |
S |
y |
× x2 |
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; |
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2 |
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x = 0 : M z = 0; |
x = 1, 04 : M z−2 = -5, 76кН × м |
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||||
II участок: |
1, 04 £ x £ (1, 04 + 3, 62) = 4, 66м |
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||||
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Nx = Sx × x + NСТ ×sinϕ; |
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x = 1, 04 : |
Nx |
= -3, 39кН; |
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x = 4, 66 : |
Nx |
= 7, 25кН; |
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|
Qy = -S y × x - NСТ × cosϕ; |
x = 1, 04 : |
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= -12кН; x = 4, 66 : |
|
|||||
|
|
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|
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|||||||
|
Qy |
Qy |
= 26, 55кН; |
||||||||
M z = - |
S y × x2 |
- NСТ × cosϕ ×( x -1, 04); |
|
|
|||||||
|
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|||||||||
|
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2 |
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|
x = 1, 04 : |
M z −2 |
= -5, 76кН × м; |
x = 4, 66 : |
M z −3 = -32, 08кН × м . |
121
Усилия в пограничных сечениях совпадают с полученными на I и III участках.
Правая часть
∑ Fó = 0 : NСТ + N p × cosα + RB = 0;
NСТ = -RB - N p ×cos 20O ;
∑ Fx = 0 : |
H B + N p ×sin α = 0; |
|||
|
HB |
28, 55 |
|
|
N p = - |
|
= - |
|
= -83, 47кН; |
sin α |
sin 20O |
NCT = -30,11 + 83, 47 × cos 20O = 48, 33кН
Подкос сжат, стойка растянута.
|
I участок: |
0 ≤ х ≤ 7, 78м |
||
∑ Fx = 0 : |
N x = H O × cos15, 3O |
+ RO ×sin15, 3O = 35, 37кН - на всем участке I; |
||
∑ Fу |
= 0 : |
Qy−5 = HO ×sin15,3O - RO ×cos15,3O = -21, 69кН - на всем участке I; |
||
∑M z |
= 0 : |
M z = H O ×sin 15, 3O × x - RO × cos15, 3O × x; |
||
x = 0 : |
M z −5 = 0; |
x = 3, 89 : |
M z −4 = -84, 37кН × м; x = 7, 78 : M z −3 = -168, 7кН × м . |
|
III участок: |
0 ≤ х ≤ 1, 04м |
|||
N x = 0; Qy = 0; M z = 0 |
|
|||
II участок: |
|
1, 04 £ х £ (1, 04 + 3, 62) = 4, 66м |
N x −2 = NСТ ×sin ϕ = 48, 33 ×sin15, 3O = 12, 75кН;
122
Qy = -NСТ ×cosϕ = -48,33×cos15,3O = -46, 62кН;
M z = NСТ ×cosϕ ×( x -1, 04);
x = 1, 04 : M z −2 = 0;
x = 4, 66 : M z −3 = -168, 7кН × м .
В контрольных точках усилия совпадут с полученными на I и II участках.
8.2.3. Ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка при h < 5м может не учитываться. Ветровое воздействие вносит незначительный вклад в расчетные сочетания нагрузок (см. табл. 8.2), поэтому по согласованию с руководителем проекта этот раздел может быть исключен.
Сбор нагрузок.
Казань – II ветровой район:
w0 = 0, 3 кНм2 .
Аэродинамические коэффициенты:
Ce |
|
= 0,8 ; |
|
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|||
h1 |
|
= |
8, 6 |
= 0, 39 |
|
|
по СНиП (Нагрузки и воздействия) C |
= -0,315 ; ϕ =15,3O ; |
|||||||
|
|
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l |
|
22 |
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e1 |
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h1 |
= |
8, 6 |
≤ 0, 5; |
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при |
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l |
22 |
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|||||
Ce3 |
= −0, 4 |
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|
; |
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||||||
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b |
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|||||||
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≤ 1; |
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и |
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||||
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l |
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Ce2 = -0, 4 ; γ f |
= 1, 4 . |
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Тип местности – В:
w1 = k ×Ce ×ω0 ×γ f ×b ;
w15 м = 0, 5 × 0,8 × 0, 30 ×1, 4 × 4, 6 = 0, 77 кНм ;
123
w110 м = 0, 65 × 0,8 × 0, 30 ×1, 4 × 4, 6 = 1кНм ; w120 м = 0,85 ×0, 8 × 0, 30 ×1, 4 × 4, 6 = 1, 31кНм ;
h' = 8, 6м -1, 04м×sin15,3O = 8,33м;
W 8,33 |
= |
|
w110 |
м - w15 м |
|
×(h' - 5м) + w5 |
= |
1- 0, 77 |
×(8, 33 - 5) + 0, 77 = 0,85 кН м ; |
||||||||||||||||||||||||||
|
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1 |
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10 |
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1 |
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10 |
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||||
W 11,6 |
= |
w120 |
м - w110 м |
|
×(h' -10м) + w10 |
= |
1, 31-1 |
×(11, 6 -10) +1 =1, 05 кН м; |
|||||||||||||||||||||||||||
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1 |
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10 |
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1 |
10 |
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|
|
|
|
W 5 |
×(h' )2 |
|
(W |
8,33 -W 5 ) |
|
|
(h ' - 5м)× 2 |
|
|
M on = |
1 |
|
+ 3, 33× |
1 |
1 |
× |
5м + |
|
|
= 27, 68кН × м ; |
|
2 |
|
2 |
3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
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124 |
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|
w ×(h' )2 |
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M on |
= |
|
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|
экв |
|
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|
; |
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|||||||
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|
2 |
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||||||||||||
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||||||
wэкв |
= |
|
M on × 2 |
= |
27, 68 × 2 |
= 0,8 кН м ; |
|
|
w1 = 0,8 кН м; |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
(h' )2 |
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8, 332 |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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C |
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0, 4 |
= -0, 4 кН м; |
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||||||||||||||||||||||||||||
w2 = w1 |
× |
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e3 |
|
= 0,8× |
- |
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Ce |
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0,8 |
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|||||||||||
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C |
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0,315 |
кН м; |
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||||||||||||||||||||||||||||
w3 = w1 |
× |
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e1 |
|
= 0,8× |
- |
|
|
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= -0,32 |
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Ce |
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|
0,8 |
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C |
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0, 4 |
= -0, 4 кН м . |
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w4 = w1 |
× |
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e2 |
= 0,8× |
- |
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Ce |
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Рис. 8.9. Расчетная схема рамы на ветровую нагрузку
∑ Fy = 0 : RA + RB - w3 ×l ×cosϕ - w4 ×l ×cosϕ = 0 ;
RA + RB - 0, 32 ×12, 44 × cos15, 3O - 0, 4 ×12, 44 ×cos15, 3O = 0 ;
RA + RB = 8, 64кН ;
125
∑ Fx = 0 : |
|
|
H A + H B - w1 × h' - w2 × h ' + w3 ×l ×sin ϕ - w4 ×l ×sin ϕ = 0 ; |
|
|
|
|||||
H A + H B - 0,8 ×8, 33 - 0, 40 ×8, 33 + 0, 32 ×12, 44 ×sin 15, 3O - 0, 4 ×12, 44 ×sin15, 3O = 0 ; |
|
|
|||||||||
H A + HB = 10, 25кН ; |
|
|
|
|
|
|
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||||
∑ M B = 0 : |
|
|
|
|
|
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(h' )2 |
|
(h ')2 |
|
h'' |
|
l |
|
|||
RA ×l - w1 × |
|
|
- w2 × |
- w3 ×l2 ×cosϕ ×l1 + w3 ×l2 ×sin ϕ × h'' + |
|
- w4 |
×l2 ×cosϕ × |
|
- |
||
2 |
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2 |
||||||||
|
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2 |
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2 |
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|||
-w4 ×l2 ×sinϕ × |
|
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h'' |
|
|
|
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|
||
h'' + |
|
= 0; |
в четвертом и шестом слагаемом плечи сил w3 и w4 |
||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
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|
|
|
|
|
приняты приближенно, т.к. их вклад незначителен.
|
|
8, 332 |
|
(h' )2 |
O |
O |
|
|
|
3, 27 |
|
|
RA |
× 22 - 0,8 × |
|
- 0, 4 × |
|
- 0, 32 ×12, 44 ×cos15, 3 |
×17 + 0, 32 ×12, 44 ×sin15, 3 |
× |
8, 33 |
+ |
|
|
- |
|
|
|
||||||||||
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
O |
O |
|
|
|
3, 27 |
|
|
-0, 4 ×12, 44 ×cos15, 3 |
×5 - 0, 4 ×12, 44 ×sin15, 3 |
× |
8, 33 |
+ |
|
|
= 0; |
|
|||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
RA ×22 =133,53êH; |
RA = 6, 07кH ; RB = 8, 64 - RA ; |
RB = 2,57кН |
Рассмотрим отдельно левую часть:
∑MO = 0 : |
|
|
|
|
h' |
|
|
l 2 |
||
RA |
×11- H A |
×h + w1 |
×h' × h ''+ |
|
|
- w3 |
× |
|
= 0 ; |
|
|
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
126 |
|
|
|
|
|
8,33 |
|
|
|
|
12, 442 |
|
= 0 ; |
RA × 22 = 133, 53кН ; |
|||||||||||
RA ×11- H A ×11, 6 + 0,8×8,33× |
3, 27 + |
|
|
|
- 0,32 × |
|
|
|
|||||||||||||
|
2 |
|
2 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6, 07 ×11- H A ×11, 6 = -24, 79 ; |
H A = 7,89кН ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
7,89 + HB =10, 25кН ; HB =10, 25 - 7,89 = 2,36кН ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Проверка: |
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∑MO = 0 : |
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|
|
|
|
' |
|
'' |
h' |
|
' |
|
'' |
h ' |
|
|
l 2 |
l 2 |
|||||||
RA ×11- RB ×11- H A × h - HB × h + w1 ×h |
× h |
+ |
|
|
+ w2 × h × |
h |
+ |
|
|
- w3 |
× |
|
+ w4 × |
|
= 0 ; |
||||||
|
|
2 |
2 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8, 33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8, 33 |
|
|
6, 07 ×11- 2, 57 ×11- 7,89 ×11, 6 - 2, 36 ×11, 6 + 0,8 ×8, 33× |
|
3, 27 + |
|
|
+ 0, 4 ×8, 33× |
3, 27 |
+ |
|
|
- |
|||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
-0, 32 × |
12, 442 |
+ 0, 4 × |
12, 442 |
= 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||
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|
|
|
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|||||||
|
|
|
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|
2 |
2 |
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
66, 77 - 28, 27 - 91, 52 - 27, 38 + 74, 32 + 6,19 = 0,11 » 0 |
|
(< 5%) ; |
|
|
|
|
|
|
|
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|
||||||||||||||
RA + RO - w3 ×l ×cosϕ = 0; |
|
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|
|
|
|
|
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|||||||
6, 07 + RO - 0, 32 ×12, 44 ×cos15, 3O |
= 0; |
|
|
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|
|
|
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|
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|||||||||||
RO = -2, 23кН; |
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||
H |
A |
+ H |
O |
- w × h' + w ×l ×sin ϕ = 0; |
|
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|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||
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1 |
3 |
|
|
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|
|
|
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|
|
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|
||
7,89 + HO - 0,8 ×8, 33 + 0, 32 ×12, 44 ×sin15, 3O = 0; |
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
||||||||||||
HO = -2, 28кН |
|
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RA + RO - w3 ×l ×cosϕ = 0; |
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6, 07 + RO - 0, 32 ×12, 44 ×cos15, 3O |
= 0; |
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RO = -2, 23êÍ; |
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H A + HO - w1 × h '+ w3 ×l × sinϕ = 0; |
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||||||||||
7,89 + HO - 0,8 ×8, 33 + 0, 32 ×12, 44 ×sin15, 3O = 0; |
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HO = -2, 28êÍ. |
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Проверка |
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∑ M A = 0 : |
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h |
' |
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h |
'' |
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RO ×11- HO ×h + w1 |
× |
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- w3 ×l ×cosϕ ×l2 - w3 |
×l ×sin ϕ × h' + |
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= 0; |
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2 |
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2 |
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−24, 53 + 26, 45 + 27, 76 −19, 2 −10, 48 = 0;
∑ M B = 0 : |
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|
h |
'' |
|
|
(h' )2 |
||
RO ×11- HO × h + w4 ×l ×cosϕ ×l2 |
+ w4 |
×l ×sin ϕ × h' + |
|
|
+ w2 |
× |
= 0; |
|||
2 |
||||||||||
|
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|
2 |
|||
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127 |
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-24, 53 - 26, 45 + 24 +13, 08 +13, 88 = 0, 02 » 0 |
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(< 5% ) . |
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||||
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Левая часть |
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Расчет стойки |
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∑MC = 0 : |
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H A' ×8, 6 - w1 |
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h' |
+ 0, 27 |
|
= 0; |
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×h '× |
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2 |
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' |
×8, 6 - 0,8 ×8, 33 × |
8, 33 |
+ 0, 27 |
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|||||||
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H A |
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|
= 0; |
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2 |
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H A' = 3, 46кН - часть распора HA , которая приходится на стойку. |
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II участок: |
0 ≤ х ≤ 8, 33м |
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Q = H |
' - w × x ; |
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y |
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A |
1 |
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При x = 0 : |
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Qy |
= 3, 46 - 0, 8 ×0 = 3, 46кН ; |
||||||||||||
|
|
При x = 8, 33м : |
Qy = 3, 46 - 0, 8 ×8, 33 = -3, 2кН ; |
||||||||||||||||
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|
M |
z |
= H ' × x - w × x2 |
; |
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A |
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1 |
2 |
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При x = 0 : |
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M z |
= 3, 46 ×0 - 0,8×0 = 0 ; |
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8, 33 |
2 |
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При x = 8, 33 м : |
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M z −(1−2) = 3, 46 × 8, 33 - 0,8× |
3 |
|
= 7, 39кН × м; |
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|||||||||||
2 |
|
2 |
|
|
|
2 |
|
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|
При x = 8, 33м : |
M z −2 |
= 3, 46 ×8, 33 - 0,8 × 8, 332 |
= 0, 9кН × м . |
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2 |
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I участок: 8, 33м ≤ х ≤ 8, 6м |
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Q |
y |
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= H |
' - w ×8,33 = Q |
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; |
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A |
1 |
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СТ |
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|
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||
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-QСТ = Qy |
= 3, 46 - 0, 8 ×8, 33 = -3, 2кН ; |
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|||||||||||||
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|
' |
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|
|
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|
8, 33 |
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M z = H A × x - w1 ×8, 33 × |
x - |
2 |
. |
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|||||||||||
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При x = 8, 33м : |
M z −2 |
|
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|
8, 33 |
0, 9кН × м ; |
|
|
|
|||||||
= 3, 46 ×8, 33 - 0,8 ×8, 33 × 8, 33 - |
2 |
|
= |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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||
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128 |
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|
При x = 8, 6м : |
|
|
|
|
8, 33 |
|
= 0 . |
|
M z −2 |
= 3, 46 ×8, 33 - 0, 8 ×8, 33 × |
8, 6 |
- |
|
|
|||
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Определение продольных сил в стойке и подкосе
H A - H A' - часть распора, приходящаяся только на подкос
|
- H A' = 7, 89 - 3, 46 = 4, 43кН ; NP = |
H |
A |
- H ' |
4, 43 |
=12,95кН ; |
|
H A |
|
A |
= |
|
|||
|
|
O |
0,342 |
||||
|
|
sin 20 |
|
||||
NCT |
= N P ×cos 20O - RA ; NCT =12,95×0,939 - 6, 07 = 6,1кН . |
|
Расчет балки
I участок: 0 ≤ х ≤ 7, 78м
Nx = HO ×cosϕ + RO ×sinϕ ;
N x = 2, 28 × cos15, 3O + 2, 23 ×sin 15, 3O ;
Nx = 2, 79кН ;
Qy = HO ×sin ϕ - RO ×cosϕ - w3 × x .
При x = 0 : Qy = HO ×sin15,3O - 2, 23×cos15, 3O - 23×0 = -1,55кН .
При x = |
7, 78 |
м : |
Q |
|
= -2, 79кН . |
|
y −4 |
||||
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
При x = 7, 78м : |
Qy −3 |
= -4, 04кН ; |
M z = -HO ×sin ϕ × x + RO ×cosϕ × x + w3 × x2 .
2
При x = 0 : M z = 0 .
129
При x = 7, 78 м : 2
При x = 7, 78м :
III участок:
При x =1, 04 :
M z = w3 × x2 .
2
При x = 0 :
При x =1, 04 :
II участок:
При x =1, 04 :
При x = 4, 66 :
M z −4 = 8, 45кН × м .
M z−3 = 21, 74кН × м.
0 ≤ х ≤1, 04м
Nx = 0 ;
Qy = w3 × x .
При x = 0 : Qy = 0 .
Qy = 0, 8 ×1, 04 = 0, 33кН ;
M z = 0 ;
M z = 0,17кН × м.
1, 04м ≤ х ≤ 4, 66м .
Nx = -NCT ×sinϕ - QCT ;
Nx−2 = -6,1×sin15, 3O - 3, 2 = -4,81кН ;
Qy |
|
= w3 × x + NCT × cosϕ - QCT ×sin ϕ ; |
|||||
При x =1, 04 : |
|
Qy −2 |
= 5, 37кН ; |
||||
При x = 4, 66 : |
|
Qy −3 |
= 6, 53кН ; |
||||
M |
|
= w × |
x2 |
+ N |
|
×cosϕ ×(x -1, 04) - |
|
z |
|
CT |
|||||
|
3 |
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
QCT ×sin ϕ ×(x -1, 04).
M z−2 = 0,17кН × м;
M z−3 = 21, 74кН × м.
130