Расчет трёхшарнирной арки (пролет - 32 м, стрела подъема - 8 м), страница 2

№ сечения

zk , м

yk , м

sin jk

cos jk

Mkб , кН × м

H × yk , кН × м  (Н = 174 кН)

Mk = MkбH × yk , кН × м

Qkб , кН

Qkб × cos jk , кН

H × sin jk , кН

Qk = Qkб cos jk H sin jk , кН

Qkб × sin jk , кН

H × cos jk , кН

Nk = – (Qkб sin jk + H cos jk), кН

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 (A)

0

0

0,707

0,707

0

0

0

189

133,64

123,04

10,60

133,64

123,04

–256,68

1

4

3,5

0,600

0,800

684

609

75

153

122,40

104,40

18,00

91,80

139,20

–231,00

2

8

6,0

0,447

0,894

1224

1044

180

117

104,65

77,82

26,83

52,32

155,63

207,95

57

50,99

–26,83

25,49

–181,12

3

12

7,5

0,243

0,970

1380

1305

75

21

20,37

42,20

–21,83

5,09

168,81

–173,90

4 (C)

16

8,0

0

1

1392

1392

0

–15

–15,00

0,00

–15,00

0,00

174,00

–174,00

5

20

7,5

–0,243

0,970

1260

1305

–45

–51

–49,48

–42,20

–7,28

12,37

168,81

–181,18

6

24

6,0

–0,447

0,894

984

1044

–60

–87

–77,82

–77,82

0,00

38,91

155,63

–194,54

7

28

3,5

–0,600

0,800

564

609

–45

–123

–98,40

–104,40

6,00

73,80

139,20

–213,00

8 (B)

32

0

–0,707

0,707

0

0

0

–159

–112,83

–123,04

10,61

112,43

123,04

–235,47


3 Определение нормальных напряжений в опасном сечении

Опасным  является  сечение  арки,  в  котором  имеется  сочетание наибольших значений изгибающего момента М и продольной силы N. Для рассматриваемой  арки  сечение 2  опасное,  в нем  М2 = 180 кН × м (растянуты нижние волокна), N2 = – 208 кН.  Угол наклона сечения j2 = 0,464 рад = 26,6о (см. таблицу 1). Вводим в сечении локальную систему координат x’, y’, z’ (рисунок 4, а).

Определяем наибольшие и наименьшие нормальные напряжения:

,

Геометрические характеристики сечения арки: площадь F = bh = 0,25 × 1,00 = 0,25 м2;

момент сопротивления .

Вычисляем значения нормальных напряжений.

В крайних верхних точках сечения:

 = ( – 0,83 – 4,32) × 106 =

= – 5,15 × 106 Па = – 5, 15 МПа;

в крайних нижних точках сечения:

 = ( – 0,83 + 4,32) × 106 =

= 3,49 × 106 Па = 3,49 МПа.

Строим  эпюру  s  (рисунок 4, б).

Проверяем выполнение условия прочности

max (|smin|, smax)  R.

Материал арки – древесина (сосна). Расчетное сопротивление принимаем равным 9 МПа. Мax (|smin|, smax) = |smin| = 5,15 МПа.

Получаем:  5,15 МПа < R = 9 МПа. Условие прочности выполняется, следовательно, сечение арки достаточно.

Рисунок 4