Лекции по строительной механике Определение моментов Основы динамики стержневых систем Вынужденные колебания Устойчивость стержневых систем Плоские фермы. Неразрезные балки Расчет трехшарнирной арки или трехшарнирной рамы

Курс лекций по строительной механике

  Плоские фермы

Методические указания

При аналитическом определении усилий в стержнях фермы используется метод сечений. Анализ геометрической неизменяемости и статической определимости удобно проводить по формуле, устанавливающей соотношение между числом узлов и стержней.

При определении усилий в стержнях надо стремиться к тому, чтобы усилие в каждом стержне определялось независимо от усилий в других стержнях. Достигнуть этого удается почти во всех случаях путем правильного выбора сечения и использования одного из трех способов: моментной точки; проекций; вырезания узлов. Необходимо усвоить признаки нулевых стержней.

Построение линий влияния усилий в стержнях фермы, как и расчет на постоянную нагрузку, проводится теми же способами по общей методике, изложенной в предыдущей теме. Особенностью

Рис. 5

здесь является наличие передаточных прямых, связанное с узловой передачей нагрузки.

Расчет сложных (шпренгельных) ферм* требует умения выделить основную и дополнительную решетки. Для этого необходимо знать все типы шпренгелей и схемы их взаимодействия с основной решеткой, т. е. схемы передачи нагрузки со шпренгелей в узлы основной решетки. Здесь особенно полезно разобрать примеры из пособий [8], [9], [10].

Матрицы влияния усилий в стержнях фермы могут быть получены как совокупность линий влияния (наиболее простой способ) путем использования зависимостей между усилиями в стержнях фермы и моментами и поперечными силами в сечениях балки или через описание структуры системы. Наличие матрицы влияния усилий позволяет легко рассчитать ферму на различные нагрузки.

Вопросы для самопроверки

1. В каких случаях используется способ, моментной точки? Когда необходимо рассматривать проекцию сил на ось?

Укажите признаки нулевых стержней.

Определите усилия в стержнях ферм, приведенных на рис. 5.
Постройте линии влияния усилий в стержнях второй панели (считая слева).

Рис.6

4*. Определите усилия в стержнях, помеченных знаком «x» ферм, приведенных на рис. 6. Для тех же стержней постройте линии влияния.

Рис. 7

Трехшарнирные системы

Методические указания

Особенностью работы трехшарнирных систем является наличие горизонтальной составляющей опорных реакций даже при вертикальной нагрузке. Для определения этих составляющих (распора) необходимо составить дополнительное уравнение. При определении внутренних усилий в сечениях трехшарнирных арок не следует ограничиваться одним частным случаем действия вертикальной нагрузки. При проектировании арок важное значение имеет отыскание рациональной оси, поэтому необходимо уметь строить рациональную ось не только для равномерной по всему пролету нагрузки.

Линии влияния внутренних усилий строятся на основе линий влияния моментов и поперечных сил в сечениях простых балок. Полезно ознакомиться с построением линий влияния при помощи нулевых точек. Матричные методы расчета* трехшарнирных арок можно изучить по учебнику [!}. Расчет трехшарнирных арочных ферм* по существу слагается из элементов расчета трехшарнирных арок или рам и балочных ферм. Изучение расчета статически определимых комбинированных и Байтовых систем достаточно ограничить общими понятиями.

Вопросы для самопроверки

Кок определяется распор в трехшарнирной арке?

Постройте эпюры М, Q и N для рам, изображенных на рис. 8
(l=20 м, h=10 м).



Рис. 8

Как определяется положение нулевых точек линий влияния М, Q и N в арке?

Какие преимущества и недостатки имеет трехшарнирная арка
по сравнению с балкой и фермой?

Постройте рациональную ось трехшарнирной системы при загружении левой половины равномерно распределенной нагрузкой
(средний шарнир расположите посредине пролета).

Постройте линии влияния усилий N1 и N2 в ферме, приведенной на рис. 9, а.

Разберите порядок расчета системы, изображенной на рис. 9, б.

Для успешного усвоения курса строительной механики необходимо прежде всего повторять основные положения курсов теоретической механики (статики) и сопротивления материалов, касающихся условий равновесия сил на плоскости и в пространстве, понятий прочности, жесткости и устойчивости, использования метода сечений для определения внутренних усилий. Первым этапом расчёта сооружения является обычно определение опорных реакций. Поэтому необходимо твердо усвоить основные типы опор, применяемых в расчетных схемах, уметь определять возникающие в них реакции и направления возможных перемещений. Необходимо учитывать, что в учебной литературе изображение шарнирно-подвижных и шарнирно-неподвижных опор несколько отличается от изображений, установленных стандартами (ЕСКД). В настоящем пособии изображение опор дается по ЕСКД.

СТАТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛИМЫЕ СТЕРЖНЕВЫЕ СИСТЕМЫ Методы определения усилий от неподвижной нагрузки (на примерах простейших балочных систем) Общие сведения о нагрузках и внутренних усилиях известны студенту из курса сопротивления материалов, однако важность этого вопроса требует повторения основных понятий и в первую очередь метода сечений и правил построения эпюр внутренних сил, зависимостей между эпюрами и нагрузкой. Весьма полезно ознакомиться с кинематическим методом. Метод замены связей целесообразнее рассмотреть при изучении темы 3 Плоские фермы

Определение перемещений и некоторые основные теоремы строительной механики Расчет сооружений на жесткость связан с определением их деформаций, т. е. вычислением перемещений отдельных точек. Кроме того, умение определять перемещения является основой для расчета статически неопределимых систем, поэтому усвоение этой темы имеет большое значение для всей второй части курса.


Строительная механика Расчет трехшарнирной арки или трехшарнирной рамы