Строителна механика
Министерство на образованието на Република Беларус БЕЛО-БЪЛГАРСКИ НАЦИОНАЛЕН ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ
Катедра "Строителна механика"
ЗА СТАТИЧНИ И ДИНАМИЧНИ НАТОВАРАНИЯ
Учебник за студенти по строителни специалности
институции за висше образование
UDC 624.072.33.04 (075.8) BBK 38.112 ya73 D 58
D 58 Изчисляване на рамки за статични и динамични натоварвания: учеб. надбавка /Е.П. Довнар, Л.Б. Климова , БНТУ, 2004. - 186 с.
Ръководството накратко очертава теорията на основните методи за изчисляване на прътови системи за статични и динамични натоварвания. Разгледани са методи за определяне на вътрешните сили при якостни изчисления, критични сили при изчисления на устойчивост и методи за решаване на задачи при действие на динамични натоварвания. Дадени са примери за числено решаване на задачи.
Ръководството е фокусирано върху специалността "Промишлено и гражданско строителство", може да бъде полезно за студенти от други строителни специалности на университети и специалисти, занимаващи се с изчисляване на конструкции.
UDC 624.072.33.04 (075.8) BBK 38.112 ya73 D 58
Авторите се стремят да създадат такова ръководство, което да бъде еднакво полезно за студентите от всички строителни специалности на университетите в различна степен. Книгата отразява три основни теми: изчисления на статично неопределени системи, устойчивост и динамика на конструкциите в традиционното класическо представяне за линейно деформируеми системи, като основният акцент е върху последните две теми. Ръководството съдържа много графичен и илюстративен материал, дадени са примери за всяка тема с подробни обяснения, има таблици за изчисления, използва се прост математически апарат, достъпен за обикновен ученик.
Глава 1 . Въведение
1.1. Разработване на методи за изчисляване на прътови системи.
1.2. са често срещаниинструкции и насоки
1.3. Основна литература за курса. кратка информация
според съдържанието на източниците.
Глава 2. Статична неопределеност на прътова система.
2.1. Концепцията за статична неопределеност
2.2. Свойства на статически неопределени системи
2.3. Методи за изчисляване на статически неопределени системи.
Глава 3 Изчисляване на прътови системи по метода на силите.
3.1. Същността на метода на силите. Канонични уравнения
3.2. Определяне и проверка на правилността на изчисляване на коефициентите за неизвестни и свободни членове
уравнения на силовия метод.
3.3. Изграждане и валидиране
крайни диаграми M , Q и N .
3.4. Пример за изчисляване на рамката по метода на силата.
Глава 4. Изчисляване на прътови системи по метода на изместване.
4.1. Общи положения
4.2. Кинематична неопределеност на еластичността
4.3. Същността на метода на изместване. Канонични уравнения.
4.4. Определяне и проверка на правилността на изчислението
коефициенти при неизвестни и свободни членове
уравнения на метода на изместване.
4.5. Изграждане и валидиране на финала
4.6. Пример за изчисляване на рамката по метода на изместване.
Глава 5
5.1. Към историята на проблема
5.2. Форми на загуба на стабилност. Критичен товар.
5.4. Уравнение на еластична устойчивост
5.5. Методи за решаване на проблеми със стабилността.
5.6. Стабилност на пръти с постоянно напречно сечение
с твърди опори.
5.7. Стабилност на пръти с постоянно напречно сечение
с еластични опори.
5.8. Стабилност на плоски рамки.
5.9. Пример за изчисляване на рамката за стабилност.
Глава 6
6.1.Основни положения .
6.2. Свободни трептения на системи с една степен на свобода
без да се вземат предвид силите на съпротива.
6.3. Принудени вибрации на системи с една степен на свобода без отчитане на силите на съпротивление. Резонансно явление. 141
6.4. Свободни вибрации на системи с една степен
свобода при отчитане на силите на съпротива.
6.5. Принудени трептения на системи с една степен
свобода при отчитане на силите на съпротива.
6.6. Свободни трептения на системи с мн
6.7. Определяне на вътрешни сили и премествания при действие
6.8. Канонични уравнения за определяне
максимални стойности на инерционните сили
6.9. Примери за изчисляване на рамки за динамично натоварване.
Глава 7 Приблизителни методи и начини за определяне
честоти на свободни трептения
7.1. Назначаване на приблизителни методи
7.2. енергиен метод.
7.3. Опростяване на проектната схема на системата.
7.4. Използване на свойствата на симетрията на системата.
1.1. Разработване на методи за изчисляване на прътови системи
В строителната механика се изучават принципите и методите за изчисляване на конструкциите за якост, устойчивост и твърдост. Въз основа на тези изчисления се извършва проектиране на нови и реконструкция на съществуващи сгради и съоръжения.
Изчисляването на якостта определя необходимите размери на напречните сечения на елементите, при които се осигурява възприемането на дадените външни натоварвания от вътрешните сили на материала на системата.
Изчислението за стабилност се използва за намиране на най-високите стойности на натоварванията, при които системата все още е в състояние да поддържа дадена форма на равновесие в деформирано състояние.
Изчисляването на твърдостта определя дали преместванията на системата (например деформации) са в границите, разрешени от стандартите за даденклас конструкции под действието на определени натоварвания по време на експлоатацията на конструкцията.
Изчисленията за стабилност и твърдост допълват изчисленията за якост
и позволява цялостна характеристика на системата по отношение на нейната надеждност при работа.
Основата за изучаване на строителната механика е висшата математика, физика, теоретична механика и съпротивление на материалите, които първо трябва да бъдат усвоени.
В широка интерпретация строителната механика включва такива дисциплини като якостта на материалите, структурната механика на прътовите системи, теорията на еластичността, теорията на пластичността и теорията на пълзенето, които заедно служат като теоретична основа за овладяване на изчисленията на строителни конструкции, сгради и инженерни конструкции. За разлика от силата на материалите, която се занимава главно с въпроси
изчисляване на отделни елементи на конструкции (под формата на греди, пръти), строителната механика се занимава с изчисляването на системи от пръти, които образуват конструкцията.
Значението на строителната механика при решаването на практически проблеми на строителството е много голямо. Въз основа на изчисленията, извършени по методите на строителната механика, инженерите получават възможност рационално да разпределят материала в структурните елементи, да създават конструкции, които са леки, но в същото време издръжливи и надеждни в експлоатация. В допълнение, изчисленията позволяват на инженера, дори на етапа на проектиране, да обмисли различни опции за свързване на елементи в конструкции и конструкции в конструкция. Това дава възможност да се намери приемлива версия на конструкцията по отношение на икономическите показатели, като същевременно се гарантират изискванията за здравина на конструкцията и нейната надеждност при работа.
Въпреки сложната основа на методите на строителната механика, тя не може да бъде приписанакъм чисто теоретични дисциплини. Строителната механика се занимава със конструкции, направени от реални материали със свойства, определени експериментално. В своите разработки строителната механика трябва да вземе предвид свойствата на строителните материали и да разчита в голяма степен на експериментални данни. На всички етапи от развитието на строителната механика, нейните теоретични разработки бяха проверени експериментално чрез тестване на модели или чрез полеви тестове на реални конструкции и конструкции. Новите теоретични предпоставки и новите методи на структурната механика получават правото на практическо използване, като правило, само след експериментално потвърждение на тяхната надеждност. Понякога експерименталните данни предхождат теоретичните разработки и са в основата на създаването или подобряването на теорията на методите за изчисляване на конструкциите. По този начин строителната механика също може да се счита за дисциплина.
Формирането на строителната механика като наука обикновено се свързва с
на името на великия италиански учен Галилео Галилей). Първоначално чисто емпиричен, той се развива заедно с физиката и математиката, придобивайки теоретична основа и практически опит. Дълго време изчисленията бяха възможни само за най-простите системи поради ограничените теоретични разработки, методи за изчисление и примитивността на изчислителните инструменти.
Строителството на мостове върху железопътни линии, интензивно построени от втората половина на 19 век, изисква строителната механика за решаване на редица сложни проблеми. Необходимо беше да се намерят, ако е възможно, рационални форми на стоманени конструкции, въведени в практиката на строителството. Наред с проблемите на стабилността и динамиката на конструкциите, имаше необходимост да се намалят максимално разходите за мостови преходи ипроблемът за намиране на структури с най-малко тегло. Това даде мощен тласък за развитието на теорията на строителната механика. По това време български учени създават нови видове метални ферми и разработват теория за тяхното изчисляване. Използването на метода на силите и метода на преместванията при изчисленията на строителните конструкции значително се разшири, особено при изчисленията на рамки. Като правило, по-рационални по отношение на изпълнението на технологичните изисквания и потреблението на материали, рамковите конструкции започнаха да се използват широко в промишленото и гражданското строителство, в изграждането на мостове. През втората половина на 19 век методът на силите е значително развит и вече в началото на 20 век този метод може да се използва за изчисляване на сложни статично неопределени прътови системи от всякакъв вид.
Първите разработки на метода на изместване също датират от втората половина на 19 век, а в началото на 20 век методът на изместване вече е напълно оформен като ефективен независим метод за изчисляване на всякакви прътови системи.
През годините на ХХ век професор А.А. Гвоздев разработи и предложи за използване в изчислителната практика смесен метод,
усвоява идеите за метода на силите и метода на преместванията. За определен клас рамкови системи комбинираното използване на методи на сила и изместване под формата на смесен метод се оказа по-ефективно от използването на тези методи поотделно.
Методът на силите, методът на преместванията и смесеният метод, като се вземат предвид направените допускания, принадлежат към точните, класически методи и са основните методи, използвани при изчисленията на статически неопределени прътови системи.
Въвеждането на компютри в изчислителната практика значително разшири възможностите на строителната механика. Стана възможно да се усъвършенстват подходите за решаване на проблеми по класически начинметоди. Въз основа на класическите методи се появиха методи за изчисляване на конструкции, основани на нови идеи. Предпочитание започна да се дава на универсални методи, които позволяват максимално формализиране на изчислителната процедура и нейната пълна автоматизация. Един от тези методи беше методът на крайните елементи, който в момента се използва широко в изчислителната практика. В резултат на това се появиха по-благоприятни условия за решаване на такъв сложен проблем като намирането на оптимални структури, които отговарят на предварително определени условия.
Значението на получаването на оптимални конструкции по отношение на тяхната ефективност по отношение на разхода на материали и други показатели нараства с увеличаване на интензивността на строителството. И в наше време, с непрекъснато нарастващия мащаб на капиталното строителство, използването на оптимални проекти и оптимални конструкции като цяло е от голямо значение. Ето защо едно от актуалните направления в развитието на строителната механика е разработването на нови методи за изчисление, които биха позволили да се получат оптимални конструкции, които отговарят на всички определени условия и изисквания за ефективност.