Составим условие равновесия и вычислим реакции заделки

- сумма проекции всех сил на ось 0Х должна быть равна нулю.

- сумма проекции всех сил на ось 0Y должна быть равна нулю.

- сумма моментов относительно точки А должна быть равна нулю.

- сумма моментов относительно точки В должна быть равна нулю.

Для решения достаточно трех уравнений, четвертое используют для проверки: для удобства вычислений берем (1), (2), (3) уравнения, так как они будут содержать по одному неизвестному, а (4) уравнение используется для проверки.

8.1 Рассмотрим (1) уравнение условия равновесия:

Вычислим проекцию каждой силы на ось 0Х:

а) - перпендикулярен оси 0Х, следовательно, = 0;

б) - находится на оси 0Х, следовательно, ;

в) - перпендикулярен оси 0Х, следовательно, = 0;

г) - действует под углом α к оси балки, следовательно, ;

д) - перпендикулярен оси 0Х, следовательно, = 0.

Подставим значение проекций в уравнение (1):

8.2 Рассмотрим уравнение (2) условия равновесия

Вычислим проекцию каждой силы на ось 0Y.

а) - находится на оси 0Y, следовательно, ;

б) - перпендикулярен оси 0Y, следовательно, ;

в) - параллелен оси 0Y, следовательно, ;

г) - идет под углом α к оси 0Х, следовательно, ;

д) - параллелен оси 0Y, следовательно, .

Подставим значение проекций в уравнение (2):

8.3 Рассмотрим уравнение (3) условия равновесия

При рассмотрении данного условия учитываются все моменты, возникающие в системе.

Момент характеризуется числовым значением и направлением.

Виды моментов:

а) момент пары сил М

Пара сил – это две равные и параллельные силы, направленные в противоположные стороны и не лежащие на одной прямой.

Пара сил стремится повернуть тело. Действие пары сил на тело характеризуется моментом М.

Момент пары сил М равен произведению силы на кратчайшее расстояние (взятое по перпендикуляру к силам) между линиями действия сил.

Пару сил на чертежах изображают дугообразной стрелкой, указывающей направление вращения.

Момент пары сил будем считать положительным, если пара сил стремится повернуть тело по часовой стрелке.

Момент пары сил будем считать отрицательным, пара сил стремится повернуть тело против часовой стрелки.

б) момент силы относительно точки М₀ равен произведению модуля силы Р на длину перпендикуляра l, опущенного из точки на линию действия силы

Момент силы будем считать положительным, если сила стремится повернуть тело по часовой стрелке.

Момент силы будем считать отрицательным, если сила стремится повернуть тело против часовой стрелки.

Варианты действия силы относительно опоры и расчет момента этой силы относительно опоры.

- если сила действует под углом 90º к оси балки

то

- если сила действует под углом отличным от угла 90º к оси балки

то

l – длина перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы .

Чтобы рассчитать l, рассмотрим прямоугольник ΔАДС:

В нем:

АД – l,

АС – длина балки;

α – угол;

АД – это неизвестный катет ΔАДС, он является противолежащим относительно данного угла α, следовательно,

Поэтому формула для расчета момента силы относительно точки А приобретает следующий вид:

Момент силы относительно точки В будет рассчитываться аналогично:

- если сила действует под углом 90º к оси балки и проходит через точку, относительно которой рассчитывается момент

то

Так как l – перпендикуляр, опущенный из точки на силу, то в данном случае он равен нулю, следовательно, и .

- если сила действует под углом отличным от угла 90º и проходит через точку, относительно которой рассчитывается момент

то

но l = 0, следовательно,

Вычислим все моменты относительно точки А.

а) момент от :

;

б) момент от :

;

в) момент от :

;

г) момент от :

д) момент от :

;

е) момент М от пары сил (числовое значение дано в условии, нужно определить направление)

М_А = +М.

ж) реактивный момент

М_А = +

Подставим значение моментов в уравнение (3):

8.4 Выполним проверку с помощью (4) уравнения:

Вычислим все моменты, возникающие относительно точки В (свободного конца балки):

а) момент от :

;

б) момент от :

;

в) момент от :

;

г) момент от :

д) момент от :

;

е) момент М от пары сил

М_В = +М.

ж) реактивный момент m

М_В = +m.

Подставим значение моментов в (4) уравнение:

Так как при выполнении проверки получили верное равенство, значит, найденные значения реакции и реактивного момента вычислены верно.

9) В условии задачи требовалось найти , но в ходе решения были найдены только ее составляющие. Для вычисления самой реакции будем использовать «правило параллелограмма».

Следовательно,

Для определения направления необходимо вычислить угол φ.

Ответ: ; ;

Знак «-» у реакции и реактивного момента показывает, что их направление нужно поменять на противоположное.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

ЗАДАЧИ №1-№25

Двухступенчатый стальной брус нагружен силами: F₁, F₂ и F₃. Требуется построить эпюры продольных сил N_z и нормальных напряжений σ, а также определить перемещение свободного конца бруса ∆l, если Е=2•10⁵ МПа. Рассчитать конструкцию на прочность, если [σ]=157 МПа.

Таблица 10 Варианты заданий

№ задачи	№ схемы таблица №11	F₁, кН	F₂, кН	F₃, кН	S_I, см²	S_II, см²
1	1	39	60	40	2,6	2,8
2	2	29	88	29	1,5	3,1
3	3	14	85	54	1,1	3,4
4	4	18	36	64	4,7	4,1
5	5	37	74	20	2,9	1,9
6	6	19	54	58	4,0	0,9
7	7	31	47	18	1,8	3,1
8	8	44	23	57	4,0	1,8
9	9	34	81	26	1,0	2,4
10	10	17	33	30	2,2	1,3
11	1	19	60	29	1,5	3,1
12	2	31	85	64	4,7	4,1
13	3	44	74	58	4,0	0,9
14	4	34	47	57	4,0	1,8
15	5	17	88	30	2,2	1,3
16	6	39	36	40	2,6	2,8
17	7	29	54	54	1,1	3,4
18	8	14	23	20	2,9	1,9
19	9	18	33	18	1,8	3,1
20	10	37	85	26	1,0	2,4
21	1	37	60	58	2,6	0,9
22	2	19	88	18	1,5	3,1
23	3	31	85	57	1,1	1,8
24	4	44	36	26	4,7	2,4
25	5	34	74	30	2,9	1,3

Таблица 11 Схемы к задачам №1-№25

Схема 1	Схема 2

Схема 3	Схема 4

Схема 5	Схема 6

Схема 7	Схема 8

Схема 9	Схема 10

ЗАДАЧИ №26-№50

Для данной стальной балки, жестко защемленной одним концом и нагруженной, как показано на схеме, построить эпюры поперечных сил Q_y и изгибающих моментов М_х.

Таблица 12 Варианты заданий

№ задачи	№ схемы таблица №13	F₁, кН	F₂, кН	М, кНм
26	1	3	12	21
27	2	16	19	31
28	3	17	15	12
29	4	11	3	40
30	5	8	7	2
31	6	6	13	23
32	7	14	11	22
33	8	3	11	11
34	9	19	4	23
35	10	9	8	18
36	1	17	12	31
37	2	11	15	40
38	3	14	7	23
39	4	3	11	11
40	5	17	4	18
41	6	3	19	21
42	7	16	3	12
43	8	8	13	2
44	9	6	11	22
45	10	19	8	23
46	1	6	12	23
47	2	14	19	22
48	3	3	15	11
49	4	19	3	23
50	5	9	7	18

Таблица 13 Схемы к задачам №26-№50

Схема 1	Схема 2

Схема 3	Схема 4

Схема 5	Схема 6

Схема 7	Схема 8

Схема 9	Схема 10

ЗАДАЧИ №51-№75

Для двухопорной балки требуется определить реакции опор, построить эпюры поперечных сил Q_y и изгибающих моментов М_х. Из условия прочности подобрать необходимый размер двух двутавров, приняв для стали [σ]=230МПа

Таблица 14 Варианты заданий

№ задачи	№ схемы таблица №15	F₁, кН	F₂, кН	М, кНм
51	1	5	38	20
52	2	9	14	10
53	3	28	35	34
54	4	3	18	31
55	5	35	27	8
56	6	14	33	17
57	7	3	30	2
58	8	6	21	17
59	9	31	37	7
60	10	33	23	38
61	1	28	38	10
62	2	3	35	31
63	3	3	27	17
64	4	6	30	2
65	5	28	37	7
66	6	5	14	20
67	7	9	18	34
68	8	35	33	8
69	9	14	21	17
70	10	31	23	38
71	1	14	38	17
72	2	3	14	2
73	3	6	35	17
74	4	31	18	7
75	5	33	27	38