Модуль1

Строительная механика — это совокупность наук о прочности, жёсткости и устойчивости строительных конструкций. Строительная механика относится к циклу общестроительных наук и является базовой дисциплиной при формировании знаний и умений в области расчетов и конструирования несущих конструкций строительных сооружений и основ научных исследований их поведения в процессе эксплуатации.

Цель расчёта состоит в определении внутренних усилий, возникающих в элементах системы, в установлении перемещений её отдельных точек и выяснении условий устойчивости и колебаний системы. В соответствии с результатами расчёта устанавливаются размеры сечений отдельных элементов конструкций, необходимые для надёжной работы сооружения и обеспечивающие минимальные затраты материалов. Расчёты конструкций включают два этапа. На первом этапе определяют внутренние усилия и перемещения, возникающие в конструкции. На втором этапе, исходя из условий прочности, жёсткости и устойчивости, определяют характерные геометрические размеры новой конструкции или проверяют достаточность таких размеров существующей конструкции.

Основная задача строительной механики – разработка принципов и методов расчёта конструкций на прочность, устойчивость и жёсткость.

Несущая система – пространственная конструктивная основа здания, которая обеспечивает его долговременное и безопасное существование.

Несущая конструкция – конструктивный элемент, выполняющий несущую функцию и обеспечивающий безопасное восприятие зданиями внешних воздействий.

Внешнее воздействие – результат проявления во времени взаимодействия сооружения с окружающей его средой и находящимися на нём материальных тел.

Совокупность схематизированных описаний геометрической формы, материала и внешних воздействий реальной конструкции, используемых при расчёте, образует расчётную модель конструкции.

Упрощённое идеализированное изображение формы конструкции, применяемое при её расчёте, называется расчётной схемой конструкции.

Сплошная однородная среда, наделённая основными свойствами деформируемости реальных материалов – упругостью, пластичностью и ползучестью, – образует инженерная модель материала.

Состояние равновесия — состояние механической системы, при котором сумма всех сил, действующих на каждую её частицу, равна нулю и сумма моментов всех сил, приложенных к телу относительно оси вращения, также равна нулю.

Совокупность состояний равновесия, соответствующих различным уровням нагружения конструкции вплоть до исчерпания несущей способности, будет описываться некоторой линией. Такую линию принято называть кривой состояний равновесия.

Расчётная модель конструкции, у которой между нагрузкой и вызываемыми ею перемещениями, а также внутренними усилиями принимается прямая пропорциональная зависимость, называется линейно деформируемой системой.

Суть принципа независимости действия сил (принцип суперпозиции) заключается в том, что при действии на конструкцию нескольких нагрузок возникающие внутренние усилия и перемещения равняются сумме внутренних усилий и перемещений от действия каждой нагрузки в отдельности.

Правило относительной жёсткости. Суть принципа неизменности начальных размеров (принципа малости перемещений) заключается в том, что при составлении уравнений равновесия конструкции не учитываются изменения ее формы и размеров вследствие деформирования. Он позволяет вести расчет конструкции не по неизвестному конечному деформированному состоянию, а по ее заданному начальному состоянию.

Нелинейно деформируемой системой называется расчётная модель конструкции, у которой между нагрузкой и вызываемыми ею перемещениями принимается нелинейная зависимость.

Рост нагрузки на конструкцию возможен до тех пор, пока не будет достигнута величина, отвечающая предельному состоянию конструкции по прочности. Такое значение нагрузки называется несущей способностью конструкции.

Методы определения несущей способности: метод допускаемых напряжений, разрушающих нагрузок и метод предельных состояний.

Предельными состояниями считаются такие состояния конструкции, при которых она перестаёт удовлетворять заданным требованиям эксплуатации или изготовления.

Алгоритм расчёта сооружения : 1) определение внутренних усилий и перемещений в расчетных местах сооружения. 2) определение геометрических размеров несущей конструкции.

Раздел строительной механики, в котором предлагаются специальные приёмы для установления кинематических признаков конструкций, называется кинематическим анализом.

Числом степеней свободы называется количество независимых возможных перемещений тела или системы, которые происходят без деформаций материала.

Диском является абсолютно твёрдое тело. «Земля» - основание, к которому крепится рассматриваемая система сил. Узлом считается любая точка системы тел, положение которой описывается независимо от тел системы.

Кинематической связью является механическое устройство, уничтожающее одну степень свободы.

Кинематическая цепь – совокупность дисков и узлов с наложенными на них внутренними и внешними связями.

Д – число дисков, У – число узлов, Ш – ч. шарниров, С – ч. стержней внутри цепи, Со – ч. опорных стержней.

Анализ геометрической структуры конструкции заключается в последовательном рассмотрении схем соединения кинематическими связями дисков и узлов кинематической цепи конструкции между собой и с основанием.

Алгоритм кинематического анализа. Для установления кинематических и статических признаков плоской стержневой конструкции необходимо:

- изобразить расчётную схему конструкции в виде кинематической цепи;

- подсчитать число дисков, число узлов, число шарниров, число стержней внутри цепи, число опорных стержней;

- подсчитать число степеней свободы кинематической цепи;

- если , сделать вывод о геометрической изменяемости и статической противоречивости конструкции;

- если , провести анализ геометрической структуры конструкции;

- сделать вывод о кинематических и статических свойствах конструкции с учётом результатов анализа геометрической структуры конструкции.