Классификация стержневых систем, нагрузок и состояний.

Все стержневые системы делятся на плоские и пространственные. В плоских системах все стержни и их связи располагаются в одной плоскости, а в пространственных системах они располагаются в разных плоскостях. На рис.1.17,а показана расчетная схема простой пространственной рамы, а на рис.1.17,б – расчетная схема одноэтажной двухпролетной плоской рамы.

Плоские и пространственные системы в свою очередь делятся на статически определимые и статически неопределимые. Реакции опорных связей и внутренние усилия в элементах статически определимых систем вычисляются по методам равновесия дисков или узлов. Реакции опорных связей и внутренние усилия в элементах статически неопределимых систем вычисляются с использованием специальных методов расчета таких систем. В дальнейшем будут рассмотрены два основных метода определения усилий в статически неопределимых системах: метод сил и метод перемещений.

Рис.1.17

Плоские и пространственные системы могут быть сплошными, решетчатыми и комбинированными. Сплошные системы образуются по первому варианту, решетчатые системы образуются по второму варианту, а комбинированные системы образуются по двум вариантам одновременно в разных частях.

К сплошным системам относятся различного рода балки (статически определимые и статически неопределимыеого рода балки ()ыть сосредоточенными, распределенными или моментными. ых методов их расчета.

не, так ), трехшарнирные арки и рамы, многошарнирные и бесшарнирные рамы.

К решетчатым системам относятся плоские и пространственные, статически определимые и статически неопределимые фермы.

К комбинированным системам относятся висячие и шпренгельные системы.

Нагрузки, действующие на стержневые системы, делятся на два класса: статические и динамические. Статические нагрузки нарастают постепенно и не приводят к появлению сил инерции масс системы, а динамические нагрузки непрерывно меняются во времени как по величине, так и по направлению, вызывая при этом появление дополнительных сил инерции масс системы. Такое коренное различие между нагрузками приводит к необходимости разработки и применения различных методов их расчета.

Статические и динамические нагрузки могут быть сосредоточенными, распределенными или моментными. Такое деление нагрузок не приводит к необходимости создания различных методов расчета стержневых систем.

В процессе эксплуатации элементы стержневых систем проходят различные стадии напряженно деформированных состояний в зависимости от возможных изменений действующих нагрузок и условий эксплуатации. Главными из них являются два состояния: эксплуатационное состояние и предельное состояние системы.

Эксплуатационное состояние характеризуется проектными величинами усилий, напряжений и деформаций, которые определяют несущую способность сооружения.

Предельное состояние системы может наступить при появлении дополнительных нагрузок, не предусмотренных проектом. Например, при действии на сооружение землетрясения, урагана, морских волн (цунами). В предельном состоянии системы возникают предельные усилия, напряжения и деформации, которые приводят к разрушению зданий и сооружений.

Вопросы для самоконтроля полученных знаний.

1. Что такое строительная механика и в чем ее отличие от сопротивления материалов и других смежных дисциплин?

2. Что характерно для развития строительной механики на современном этапе?

3. Какова задача строительной механики и в чем ее важность?

4. Что такое расчетная схема сооружения? Какими соображениями руководствуются при ее выборе?

5. Из каких элементов может быть составлено сооружение?

6. Как соединяются между собой отдельные стержни плоского сооружения?

7. Как различаются сооружения в зависимости от способов соединения стержней?

8. Что такое кратный шарнир?

9. Назовите виды опор плоских сооружений. Каковы их кинематические и статические свойства?

10. Приведите классификацию нагрузок. Какие другие воздействия может испытывать сооружение?

11. Что называют числом степеней свободы сооружения?

12. Как определить количество связей в соединении дисков или в опоре?

13. Как геометрическая неизменяемость сооружения связана с числом степеней свободы?

14. Какая система называется статически определимой?

15. Как статическая определимость сооружения связана с числом степеней свободы?

16. В каком случае и почему для проверки геометрической неизменяемости сооружения необходимо выполнить анализ его геометрической структуры

17. Перечислите основные способы образования геометрически неизменяемых систем.

18. Какие системы называют мгновение изменяемыми?

19. Почему мгновенно изменяемые системы не применяют в сооружениях?

20. Каковы статические признаки мгновенной изменяемости сооружения?

21. Какие допущения о свойствах материалов принимают в строительной механике?

22. Какие системы называют линейно деформируемыми? Каковы следствия допущения о линейной деформируемости системы?

23. В каком случае можно выполнять расчет сооружения по недеформируемой схеме?