Элементы стержневых систем.

Стержневые системы являются несущими конструкциями зданий и инженерных сооружений. Они состоят из элементов трех групп: дисков, шарниров и опорных устройств.

Диском в строительной механике называют сплошное или решетчатое тело любой формы, имеющее на плоскости 3 степени свободы, а в пространстве 6 степеней свободы.На рис.1.1 показаны сплошной и решетчатый диски. Простейшим сплошным диском является прямой стержень, показанный на рис.1.2, а простейшим решетчатым диском является шарнирный треугольник, показанный на рис.1.3.

Рис.1.1

Рис.1.2 Рис.1.3

Расчетные схемы дисков, показанных на рис.1.2 и 1.3, изображены на рис.1.4 и 1.5 соответственно.

Рис.1.4 Рис.1.5

Напомним, что расчетной схемой называют упрощенное идеализированное представление реального диска в виде упругой линии, совпадающей с его осью.

Шарниром называют устройство, которое, объединяя два диска, допускает свободный их поворот вокруг своего центра или оси. В пространственных стержневых системах используют шаровые или сферические шарниры, а в плоских стержневых системах – цилиндрические. Шарнир, объединяющий между собой два диска, является простым.

Простой сферический шарнир накладывает на два объединяемых диска в пространстве три связи, т.е. он отбирает у дисков три степени свободы, препятствуя объединяемым точкам дисков свободно перемещаться в трех взаимно перпендикулярным направлениям.

Простой цилиндрический шарнир накладывает на два объединяемых диска на плоскости две связи, т.е. он отбирает у дисков две степени свободы, препятствуя объединяемым точкам дисков свободно перемещаться в двух взаимно перпендикулярным направлениям.

Шарниры, объединяющие в одной точке три или более трех дисков, являются кратными, т.е. эквивалентными нескольким простым шарнирам. Кратность шарнира определяется по формуле:

(1.1)

Где: D – число дисков, объединенных кратным шарниром в одной точке.

В полном соответствии с числом и направлениями перемещений, которым препятствуют шарниры, находится число и характер сил сопротивления, передаваемых шарниром от одного объединяемого диска к другому.

На рис. 1.6 показана расчетная схема цилиндрического шарнира, объединяющего два диска на плоскости. Этот шарнир препятствует взаимным вертикальным и горизонтальным перемещениям объединяемых точек дисков и передает (в соответствии с этим) от одного диска к другому вертикальные и горизонтальные силы сопротивления. Если шарнир незагружен, то указанные силы равны по величине и противоположно направлены. Если же шарнир загружен вертикальной силой, то вертикальные составляющие будут отличаться на величину этой силы.

Рис1.6