 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Предмет и задачи строительной механики
|
|
Термин "строительная механика" может иметь два различных значения. Строительной механикой в широком смысле этого слова следует называть науку, которая занимается разработкой принципов и методов расчета сооружений на прочность и жесткость. К этой науке относится совокупность дисциплин: сопротивление материалов, теория упругости и строительная механика в узком и общеупотребительном смысле этого слова. Первая из них занимается по преимуществу теорией простого бруса и является дисциплиной важной как для металлических конструкций так и для деталей машин. Строительная механика в узком смысле слова, в отличие от сопротивления материалов, занимается по преимуществу теорией расчета системы брусьев /стержней/, образующих сооружение. Обе эти дисциплины стремятся решать свои задачи, пользуясь главным образом сравнительно простыми математическими методами.
В отличие от них теория упругости выдвигает на первый план возможно большую точность своих выводов и поэтому вынуждена прибегать к значительно более сложному математическому аппарату.
В дальнейшем мы будем пользоваться термином "строительная механика" только в узком смысле слова.
Цель расчета проектируемых конструкций на прочность и устойчивость состоит в том, чтобы обеспечить достаточную, но не излишнюю, безопасность этих сооружений и таким образом сочетать их долговечность с экономичностью. Цель расчета на жесткость состоит в устранении возможности появления больших прогибов и колебаний, хотя бы и безопасных для самой конструкции, но неудобных с эксплуатационной точки зрения.
Строительная механика является теорией расчета инженерных сооружений. Вопросам же конструирования она не отводит места, т. к. служит ступенью к специальным курсам конструкций. Поскольку настоящий курс называется "Строительная механика и металлические конструкции", в нём будет отведено место для изучения вопросов конструирования конкретных металлических конструкций подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин.
Большой вклад в теорию расчета сооружений внесли отечественные и советские ученые — Д.И. Журавский, В.Л. Кирпичев, А.Н. Крылов. Б.Г. Галеркян, И.М. Рабинович, В.3. Власов, А.А. Гвоздев, А. Уланский и др.
Науку о проектировании стальных конструкций значительно обогатили труды советских ученых Е. О. Патона, Н. С. Стрелецкого и др. Академик Е.О. Патон и его школа своими работами способствовали широкому внедрению сварки — наиболее прогрессивного метода изготовления стальных конструкций. Н.С. Стрелецкий, А.А. Гвоздев и др. разработали новую, более совершенную методику расчета строительных конструкций по предельным состояниям.
2. Понятие о расчетной схеме металлоконструкции (инженерного сооружения).
Расчетная схема сооружения представляет собой упрощенное изображение действительного сооружения, в котором отражены все допущения, положенные в основу расчета. Расчетная схема фигурирует в расчете вместо самого сооружения.
Стремясь дать инженерам такие решения, которые могли бы непосредственно применяться на практике, строительная механика вынуждена прибегать к упрощению своих задач, сознательно отказываться от учёта целого ряда сравнительно менее важных факторов и оперировать с расчётными схемами вместо действительных сооружений.
Всякое реальное сооружение состоит из большого числа различных элементов, которые по своей геометрической форме разделяются на ряд типов, показанных на рисунок 1.1.
К массивным телам, у которых все основные размеры имеют один и тот же порядок, относятся, например, массивные фундаменты (рис. 1.1, а).
Элемент, характерный тем, что толщина его мала по сравнению с двумя другими размерами, называется пластиной (рис. 1.1, б). Пластина с криволинейной поверхностью (рис. 1.1, в) называется оболочкой.
Рисунок 1.1.
Элементами конструкций являются и стержни – элементы, длина которых значительно превышает поперечные размеры. Стержни могут быть прямолинейными (рис. 1.1, г) или криволинейными (рис. 1.1, д). В зависимости от назначения и той роли, которую они выполняют в конструкциях, стержни называют балками, стойками, колоннами, подвесками и др.
Из перечисленных простейших элементов собирают разнообразные (несущие) конструкции, которые предназначены воспринимать действующие нагрузки. Кроме основных несущих элементов (стержней, пластин, оболочек) в сооружениях применяется целый ряд других деталей — соединительные элементы, ограждающие панели, лестничные клетки, различные утеплители и т.п.
При составлении расчетной схемы необходимо произвести анализ конструкции и выявить главные несущие элементы, которые войдут в расчетную схему, и второстепенные элементы, которые при исследовании прочности и жесткости системы могут быть отброшены как «неработающие» при действии нагрузки. На практике встречаются самые разнообразные сооружения, а их расчетные схемы могут быть сложными, включающими в себя стержни, пластины, массивные тела.
Выбор расчётной схемы представляет собой очень важную и ответственную часть расчёта проектируемой конструкции. Приведём пример выбора расчётной схемы инженерного сооружения.
Пролётное строение /Рисунок 1.2 / четырехферменного мостового крана состоит из 4-х неодинаковых вертикальных сварных ферм соединенных между собой вертикальными и горизонтальными связями в сложную пространственную систему. При расчёте таких пролётных строений на вертикальную нагрузку обычно отказываются от рассмотрения всей системы как пространственной, а распределяют определенным образом нагрузку между фермами и рассматривают каждую из них как самостоятельную плоскую систему / рисунок 1.3/. Каждый стержень фермы заменяется прямой линией, представляющей его геометрическую ось; все эти оси считаются расположенными в одной плоскости. Концы стержней, образующие узел фермы, считаются сходящимися строго в одной точке - в центре узла. Взаимное соединение стержней предполагается идеально шарнирным. Внешние силы считаются приложенными строго в плоскости полученной идеальной фигуры. Неподвижная и подвижная опоры считаются идеально шарнирными; силы трения игнорируются. Совокупность всех этих допущений и составляет характеристику расчётной схемы пролётного строения.
Таким образом, при составлении расчетных схем приходится в первую очередь производить схематизацию геометрических форм сооружения. Наряду с этим необходимо учитывать свойства материала, из которого предполагается изготовлять элементы конструкции.
Выбор расчетной схемы тесно связан также с действующей на сооружение нагрузкой. Так, например, при расчете на основные вертикальные нагрузки расчетная модель может отличаться от той, которая выбирается при расчете на воздействие ветра. При действии динамических нагрузок необходимо учитывать ряд дополнительных факторов, которыми обычно пренебрегают при действии статических нагрузок.
На основании сказанного, под расчетной моделью следует понимать геометрическую схему сооружения с действующей нагрузкой и данными, характеризующими физико-механические свойства материала. Таким образом, при создании расчетных моделей должны быть решены задачи схематизации геометрических форм, свойств материалов и нагрузки.
  | |||
 | |||
 |
Рисунок 1.3 – Расчетная схема главной фермы
Дата публикования: 2014-11-18; Прочитано: 3982 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
