«y»
o‘qiga nisbatan ichki kuchlar momenti
∫
=
F
y
xydF
E
M
ρ
ifodadan aniqlanadi, ammo momentining ta’sir tekisligi
«y»
o‘qi orqali
o‘tgani uchun
M
y
= 0
bo‘ladi.
0
≠
ρ
Е
bo‘lgani uchun
∫
=
А
xydF
0
. Bu
yerdagi
∫
F
xydF
ifoda ko‘ndalang kesimning
«x», «y»
o‘qlariga nisbatan
markazdan qochma inersiya momentiga teng (III-bob), hamda bosh
o‘qlarga nisbatan markazdan qochma inersiya momentlari nolga teng.
Demak «
y
» o‘qi shartga ko‘ra markaziy o‘q edi, endi bosh o‘q ham
bo‘ladi, mos ravishda kesim og‘irlik markazidan o‘tuvchi
x
neytral o‘qi
ham simmetriya o‘qiga tik bo‘lib inersiya bosh markaziy o‘qi bo‘ladi.
Momentning
«x»
neytral o‘qiga nisbatan muvozanat sharti
∫
=
−
F
х
ydF
М
0
σ
yoki
∫
=
−
F
х
dF
y
E
М
0
2
ρ
,
ρ
σ
уЕ
=
bo‘lgani uchun
у
Е
σ
ρ
=
hamda
∫
F
dF
у
2
ifoda
«x»
– neytral o‘qqa nisbatan kesim inersiya
momentiga (III bo‘lim) teng.
Ko‘ndalang kesim ixtiyoriy nuqtasidagi normal kuchlanishlarni
egilishdagi qiymatini (8.1) ifoda aniqlash imkonini beradi. Chunki har
bir ko‘ndalang kesim uchun eguvchi moment epyurasidan aniqlanuvchi
M
x
va
I
x
inersiya momentlari o‘zgarmas kattalik bo‘lganligi sababli
178
ko‘ndalang kesim har bir nuqtasidagi normal kuchlanishlar neytral
o‘qdan shu nuqtagacha bo‘lgan masofa orqali aniqlanadi.
Kesim balandligi bo‘ylab normal kuchlanishlar epyurasi to‘g‘ri
chiziqli, chunki (8.1) ifodada ordinata
«y»
birinchi darajada
qatnashmoqda (8.7-rasm).
8.7-rasm. Sterjenning ko‘ndalang kesim yuzasida kuchlanishni
taqsimlanishi.
Neytral o‘qqa nisbatan ko‘ndalang kesim simmetrik bo‘lgan holda
«y»
o‘qqa nisbatan normal kuchlanishlar epyurasi ham simmetrik
bo‘ladi.
Bu holda eng katta kuchlanishlarni topish uchun kesimning
«x»
o‘qiga
(W
x
)
yoki «
y»
o‘qiga (
W
y
) nisbatan qarshilik momenti deb
ataluvchi maxsus geometrik xarakteristika kiritiladi.
)
2
.
8
(
,
max
max
õ
I
W
ó
I
W
y
y
x
x
=
=
Masalan, to‘g‘ri to‘rtburchak uchun
6
12
2
2
;
12
,
2
3
max
3
max
bh
h
bh
W
va
h
ó
bh
I
ó
I
W
x
x
y
x
=
=
=
=
=
Mos ravishda
6
2
h
b
W
y
=
Doira uchun
I
x
= I
y
=0,05 d
4
,
y
max
= x
max
= d/2,
mos ravishda
W
x
=
W
y
= 0,1 d
3
(
τ
max
ni aniqlashdagi geometrik xarakteristika – qutb
qarshilik momenti
0,2 d
3
ga teng va o‘qqa nisbatan ikki marta katta).
Prokat shaklli po‘lat uchun qarshilik momenti kattaliklari prokat
po‘latlar sortamenti jadvalidan olinadi. Shuni qayd etish lozimki,
murakkab kesimlar uchun qutb qarshilik momentini aniqlash kabi,
murakkab jismlarda o‘qqa nisbatan qarshilik momentini uni tashkil
etuvchi uchastkalar qarshilik momentlari yig‘indisi yoki ayirmasi
sifatida aniqlash mumkin emas. Buning uchun berilgan o‘qqa nisbatan
179
kesim umumiy inersiya momentini aniqlab olib, hosil bo‘lgan kattalikni
o‘qdan kesim eng chetki nuqtasigacha bo‘lgan masofaga bo‘lish kerak.
Masalan (8.8-rasm) dagi kesim uchun
Halqa uchun (8.9-rasm).
8.8-rasm. To‘g‘ri to‘rtburchakli
kovak kesim uchun qarshilik va
inersiya momentlarini aniqlash.
8.9-rasm.
Halqasimon
kesim
uchun qarshilik va inersiya
momentlarini aniqlash.
d
õ
ó
d
d
d
I
I
d
d
d
W
W
y
x
y
x
5
,
0
029
,
0
)
8
,
0
(
05
,
0
05
,
0
059
,
0
5
,
0
029
,
0
max
max
4
4
4
3
4
=
=
=
−
=
=
=
=
=
(8.1) va (8.2) ifodalardan egilishdagi ruxsat etilgandan kichik
bo‘lishi kerak bo‘lgan normal kuchlanishlarning eng katta qiymatini
topish mumkin
180
[ ]
[ ]
)
3
.
8
(
max
max
σ
σ
σ
σ
≤
=
=
≤
=
y
y
x
x
W
M
ёки
W
M
Ushbu (8.3) ifoda sof egilishdagi mustahkamlik sharti deyiladi.
Y neytral o‘qqa nisbatan ko‘ndalang kesimi simmetrik bo‘lgan
sterjenlar uchun qo‘llaniladi. Cho‘zilish yoki buralishdagi kabi masalalar
egilishda ham mustahkamlik shartidan foydalanib yechiladi, ya’ni
mustahkamlik shartidan ko‘ndalang kesim kerakli o‘lchamlari, ruxsat
etilgan tashqi yuklama kattaligi aniqlanadi, mavjud inshoot
mustahkamligi tekshiriladi va hokazo.
8.10-rasm. Simmetrik ko‘ndalang kesimli balka ko‘rinishlari:
a) yuklangan balka; b) ko‘ndalang kesim to‘g‘ri to‘rtburchakli tik qo‘yilgan balka;
d) ko‘ndalang kesim to‘g‘ri to‘rtburchakli yon tomoni bilan qo‘yilgan balka;
e) ko‘ndalang kesimi doiraviy balka; f) ko‘ndalang kesimi qo‘shtavrli balka;
g) to‘g‘ri to‘rtburchakli kovak kesimli balka; h) halqasimon kesimli balka.
Masalan,
8.10a-
rasmda keltirilgan turli shakllardagi
8.10b,d,e,f
po‘lat balka o‘lchamlarini aniqlash talab etilsin.
II-bob 2-
§
da berilgan kattaliklar asosida
M
va
Q
epyuralarini
chizamiz (8.11-rasm).
tm
M
x
4
max
=
. Egilishdagi mustahkamlik sharti (8.3) dan
[ ]
,
250
1600
40000
3
max
sm
M
W
x
=
=
=
σ
demak material mustahkamligini
ta’minlash uchun balka ko‘ndalang kesimi shaklli qanday bo‘lishidan
qat’iy nazar, qarshilik momenti
250 sm
3
dan kichik bo‘lmasligi kerak.
181
8.11-rasm. Simmetrik yuklangan balka uchun eguvchi moment va kesuvchi kuch
epyurasini ko‘rinishi
Ko‘ndalang kesim o‘lchamlarini aniqlaymiz
(b)
shakl uchun
3
2
2
665
,
0
6
)
2
(
6
b
b
b
bh
W
x
=
=
=
W
x
= 0,665 b
3
=250 sm
3
, bu yerdan
b =7,25sm, h = 14,5 sm
(d)
shakl uchun
3
2
2
333
,
0
6
2
6
h
h
h
bh
W
x
=
=
=
W
x
= 0,333 h
3
= 250 sm
3
, bu yerdan
h = 9,1 sm
,
b = 18,2 sm
(e)
shakl uchun
W
x
= 0,1 d
3
= 250 sm
3
,
sm
d
6
,
13
1
,
0
250
3
=
=
(f)
shakl uchun, prokat shakli po‘latlar sortamentidan
250 sm
3
ga
yaqin
W
x
li qo‘shtavr (sortament jadvalidan) nomerini tanlaymiz. Eng
yaqin nomer 22,
W
x
= 232 sm
3
va 24 ,
W
x
= 289 sm
3
. 24 nomerli
qo‘shtavrni tanlaymiz, chunki ko‘ndalang kesim o‘lchamlari
mustahkamlik zahirasini oshirish uchun katta tomonga yaxlitlanadi.
(g)
shakl uchun
W
x
= 0,115 bh
2
(8.8 rasmga qarang) yoki
W
y
=
0,46 b
3
= 250 sm
3
,
bu yerdan
sm
h
sm
b
4
,
16
,
2
,
8
46
,
0
250
3
=
=
=
(h)
shakl uchun
W
x
= 0,059 d
3
(8.9-rasmga qarang)
0,059 b
3
= 250 sm
3
bu yerdan
sm
d
7
,
15
059
,
0
250
3
=
=
Har bir balka shakli uchun metall sarfini solishtiramiz. Y balka
ko‘ndalang kesimi o‘zgarmas bo‘lganda shu kesim yuzasi bilan
aniqlanadi:
«b»
shakli uchun
F = 14,5 x 7,25 = 105 sm
2
;
«d»
shakl
uchun
F = 9,1 x 18,2 sm
2
, «f»
qo‘shtavr shakli uchun sortamentdan
182
F = 34,8 sm
2
, «g»
shakli uchun
F = 16,4 x 8,2 – (0,8 x 16,4 x 0,6 x 8,2)
= 70 sm
2
, «h»
shakl uchun
F= 71 sm
2
.
Egilishga ishlayotgan sterjen shakllari ichida eng qulayi
halqasimon va 8.8-rasmdagilar qimmatbahoroq bo‘lsa ham qo‘shtavr
ekanligi ko‘rinib turibdi. Bu egilishda ko‘ndalang kesimdagi epyura
shaklida normal kuchlanishlarning taqsimlanishga bog‘liq (8.7-rasm).
Kuchlanish kesimning neytral o‘qidan eng uzoqdagi nuqtasida eng katta
qiymatga erishib og‘irlik markazi tomon kamayib boradi va neytral
o‘qqa yaqin sohada material yuklanmagan bo‘ladi. Balka
mustahkamligini oshirmasdan bu sohani olib tashlasak uning xususiy
og‘irligini kamaytiradi.
Egilishda sterjen ko‘ndalang kesimi shaklini uning
mustahkamligiga ta’siri A.V.Darkov darsligidan olingan misollarda
yaqqol ko‘rinadi.
8.12a-
rasmda ko‘ndalang kesimi to‘g‘ri to‘rtburchak shaklidagi
balka tasvirlangan bo‘lib, u mos ravishda 1 va 2 raqamlari bilan
belgilangan 2 ta qo‘shtavr va 8 ta to‘g‘ri to‘rtburchakdan iborat
elementlarga ajratilgan.
8.12b-
rasmda tasvirlangan qo‘shtavr kesim
oldingidek
F
yuza
h
balandlikka xuddi shu elementlarga ega bo‘lgan
holda, yetarli darajada katta bo‘lgan inersiya momenti va qarshilik
momentiga ega bo‘ladi (mos ravishda kattaroq mustahkamlikka ega
bo‘ladi). Xuddi o‘sha
F
yuzali, lekin balandligi ko‘proq bo‘lgan
qo‘shtavr kesimi yanada foydaliroq bo‘ladi, chunki 8.12a,b-rasmda
ko‘rsatilganga nisbatan unda materialning asosiy qismi
z
neytral o‘qidan
ko‘proq uzoqlashgan bo‘ladi.
8.12a,b,d
-
shakllarda ko‘rsatilgan balkalar mustahkamligi 1: 2: 4
kabi nisbatda bo‘ladi.
8.12-rasm. Balka mustahkamligi uning shakliga qarab o‘zgarishi:
a) to‘g‘ri to‘rtburchakli kesim; b) qo‘shtavrli kesim; d) balandligi orttirilgan
qo‘shtavrli kesim.
183
Ikkita to‘g‘ri burchakli bruslardan tashkil topgan balkani ko‘raylik.
Agar tik tekislikda ta’sir etuvchi eguvchi momentda bruslarni yonma-
yon qo‘ysak (8.13-rasm), u holda tutash kesim qarshilik momenti
W = 2 bh
2
/ 6 = bh
2
/ 3
ga teng bo‘lib, oldingi holga nisbatan 2 marta
katta bo‘ladi.
Shunday qilib, ko‘ndalang kesimi yuzasi bir xil bo‘lganda ikkinchi
holda birinchi holga nisbatan balkaning egilishga qarshiligi 2 marta
ko‘p, ya’ni ikkinchi kesim ratsionalroq ekan.
«a»
va
«b»
shakllarda (8.12-rasm) ko‘ndalang kesim yuzasi farqi
shu bilan izohlanadi.
8.13-rasm. To‘g‘ri to‘rtburchakli kesimlarda qarshilik momentining
o‘zgarishi.
Neytral o‘qqa nisbatan kesimlari simmetrik bo‘lmagan egiluvchi
sterjenlarda ko‘ndalang kesimdagi normal kuchlanishlar epyurasi ham
simmetrik bo‘lmaydi.
Eng katta siquvchi kuchlanishlar miqdor jihatidan eng katta
cho‘zuvchi kuchlanishlarga teng emas.
Ba’zan bunday kesimlar uchun cho‘zilish va siqilish sohalari
uchun 2 ta qarshilik momenti tushunchasi kiritiladi, lekin eng katta
kuchlanishlarni (8.1) ifodadan
(+y
max
)
yoki
(-y
max
)
qiymatlarni
qo‘yib aniqlash osonroq. [
σ
]
ch
= [
σ
]
s
bo‘lgan plastik materiallardan
tayyorlangan balka uchun bitta [
σ
]
≤
[
σ
] mustahkamlik shartini ishlatish
yetarli. Masalan, 8.14-rasmda keltirilgan tavr shaklli po‘lat balka
ko‘ndalang kesimi o‘lchamlarini aniqlaylik.
Ichki kuchlar epyurasini quramiz (II-bob) (8.14b-rasm)
M
max
= 3 tm
Ko‘ndalang kesimning kerakli geometrik xarakteristikalarini
aniqlaymiz (III-bob) (8.14d-rasm).
x
1
y
1
o‘qlar sistemasida og‘irlik markazi holati:
184
8.14-rasm. Tavr kesimli konsol balka hisobi:
a) berilgan konsol balka; b) eguvchi moment epyurasi; d) tavr kesimning
geometrik xarakteristikalarini aniqlash.
3
2
1
2
2
3
1
3
)
5
,
0
(
2
0
5
2
3
6
,
0
5
3
1
1
1
1
a
а
a
a
S
S
S
a
a
a
а
a
F
a
a
a
F
S
y
II
x
x
x
x
=
+
+
=
+
=
=
⋅
+
⋅
=
=
=
=
A
nuqta neytral o‘qdan eng uzoqlashgan, ya’ni (absolyut miqdori
bo‘yicha) eng katta kuchlanishlar hosil bo‘ladigan nuqtadir.
y
A
= 1,9 a
(
A
nuqta ko‘ndalang kesim siqilgan sohasida joylashgani uchun
y
A
ni
ishorasini hisobga olmasa ham bo‘ladi).
(8.1) ifodaga topgan qiymatlarni qo‘yib
4
max
65
,
3
9
,
1
300000
a
a
⋅
=
σ
Ushbu kuchlanishlar ruxsat etilganiga teng yoki undan kichik
bo‘lishi kerak
,
/
1600
65
,
3
9
,
1
300000
2
4
sm
kg
à
à
=
⋅
bu yerdan
a = 4,5 sm.
[
σ
]
ch
< [
σ
]
s
shartli bajariluvchi mo‘rt materiallardan iborat
elementlarni egilishga loyihalashda eng katta siquvchi va eng katta
cho‘zuvchi kuchlanishlarni har birini aniqlab, ruxsat etilgan bilan
solishtiriladi.
185
Faraz qilaylik, oldingi misolda keltirilgan balka cho‘yandan
yasalgan bo‘lsin. Siqishdagi ruxsat etilgan kuchlanish [
σ
]
ch
=
600 kg/sm
2
ga teng.
«a»
o‘lchamga bog‘liq ravishda olingan kesim geometrik
xarakteristikalari va eng katta eguvchi moment o‘zgarmaydi. Eng katta
siquvchi kuchlanishlar
A
nuqtada
(y
A
= 1,9 a),
eng katta cho‘zuvchi
kuchlanishlar
B
nuqtada
(y
B
=1,1a)
hosil bo‘ladi.
Mos ravishda, eng katta siquvchi kuchlanishlar
3
4
max
157000
65
,
3
9
,
1
300000
a
a
a
s
=
⋅
=
σ
Eng katta cho‘zuvchi
3
4
max
91000
65
,
3
1
,
1
300000
a
a
a
ch
=
⋅
=
σ
Cho‘zishga mustahkamlik shartidan
sm
a
4
,
5
600
91000
3
=
=
Tabiiyki, butun kesim mustahkamligini ta’minlash uchun
«a»
ni
5,4 sm
ga teng deb olish kerak.
Neytral o‘qqa nisbatan simmetriyaga ega bo‘lmagan mo‘rt
materiallarni loyihalashda absolyut qiymati bo‘yicha eng katta
kuchlanishlar hosil bo‘ladigan kesimning chetki nuqtalari siqilgan
sohada bo‘lishiga intilish kerak. Masalan konsol uchun (
8.15a-
rasm)
nazariy jihatdan tavrli kesim tokchasini yuqoriga qaratib qo‘yish,
(
8.15b-
rasmdagi) balka uchun tokchasini pastga qaratib qo‘yish.
8.15-rasm. Simmetrik o‘qiga ega bo‘lmagan balkalar:
a) tavr kesimning tokchasi yuqoriga qaratib qo‘yilgan;
b) tavr kesimning tokchasi pastga qaratib qo‘yilgan.
Qulayroq, ikkala holda ham tokchani cho‘zilgan sohaga joylashtiriladi.
Tabiiyki, bu faqat nazariy fikrlashlardir. Amalda temir-beton balkali
ko‘priklar qurilishida, masalan qo‘shtavr kesimli tokchani ma’lum
asoslar asosida siqilgan sohaga qo‘yiladi.
186
Do'stlaringiz bilan baham: |