41. Классификация соор-й. Основной признак классификации соор-й в курсе теории соор-й. Приведите классифик. Соор-й в соответствии с этим признаком

Теория сооружений позволяет инженеру не только количественно оценить их эксплуатационные качества (прочность, жесткость, устойчивость, долговечность), но и определить принципиальные пути оптимизации. Так как предельное состояние связей количественно характеризуется конечной величиной, то чем больше по интенсивности внешнее воздействие, тем большее количество связей потребуется для создания прочного сооружения. Поэтому наилучшие результаты в расходовании материалов (количество связей пропорционально объему материала) достигаются там, где сравниваемые характеристики рабочего и предельного состояний одинаковы, то есть, условие (1.1) близко к равенству.

Сооружение, запроектированное по нагрузке, например, будет оптимальным, если расчетная нагрузка рабочего состояния равна или на незначительную величину меньше предельной. Из этого следует, что банк данных по нагрузке должен содержать типовые сооружения, запроектированные в соответствии с требованиями в оптимизации всех затрат (и не только материальных), и шаг градации по нагрузке в банке данных также должен быть оптимизирован с тем условием, чтобы отличие расчетной нагрузки от предельной не было слишком большим. Отметим, что минимизация затрат материала приводит к уменьшению собственного веса конструкций и за счет этого к уменьшению постоянной нагрузки, то есть материал экономится не только непосредственно, но и косвенно: меньшая нагрузка для обеспечения прочности требует меньшего количества материала. Методика расчетов по нагрузке практически не зависит от типа сооружения и поэтому установить как полно используется материал в каждом конкретном случае не представляется возможным.

В оптимальных сооружениях несущая способность связей должна использоваться полностью во всем объеме, то есть напряжения рабочего состояния в каждой точке должны быть близки к предельно допустимым. В большинстве конструкционных материалов внутренние связи между материальными точками обладают практически одинаковыми физико-механическими свойствами, если не во всех направлениях, как в изотропных материалах (металлах и бетонах), то хотя бы в одном, как в ортотропных (в древесине и волокнистых изделиях вдоль волокон - одни свойства, поперек - другие). В теоретической модели это отражается гипотезой однородности. Следствием однородности является то, что и предельное состояние всех связей одинаково. То есть в оптимальных конструкциях рабочие напряжения (усилия) не только близки к предельно допустимым, но и одинаковы (равномерно распределены) во всем объеме сооружений.

О полноте использования несущей способности связей можно судить по величине и направлению главных напряжений

Так как нас интересуют главным образом напряжения (усилия) во внутренних связях, то все многообразие сооружений для дальнейшего анализа удобно разбить на классы по принципу работы элементов на внешние воздействия. Выделим три класса:

- сооружения с растянутыми или сжатыми элементами (вантовые системы, фермы, мембраны, тенты, мягкие и жесткие оболочки);

- сооружения с изгибаемыми элементами (балки, плиты);

- сооружения с элементами, работающими на сжатие - растяжение с изгибом (рамы, арки, оболочки, комбинированные системы).

35. Изгибающий момент.

Изгибающий момент(М) в каком либо сечении стержня – внутреннее усилие, численно равное алгебраической сумме статических моментов всех сил, взятых по одну сторону от сечения относительно центра тяжести этого сечения.

36. Поперечная сила Q

Поперечная сила (Q) в каком либо сечении стержня – это внутр. усилие, численно равное алгебраич. сумме проекций всех сил, взятых по одну сторону от сечения на ось, перпендикулярную оси стержня в рассматриваемом сечении.

37. Продольная сила

Продольная сила (N) в каком либо сечении стержня – внутреннее усилие численно равное алгебраич. сумме проекций всех сил, взятых по одну сторону от сечения на ось, касательную к оси стержня в рассматриваемом сечении.

38. Как по эпюре М построить эпюру Q

Эпюра какого-либо внутр. усилия - график, показывающий распределение этого усилия вдоль оси стержней соор-я.

42. Какие соор-я с элементами работающими на центральное растяжение-сжатие вы знаете?

На основе принятого в теории стержней геометрического допущения о сохранении сечений плоскими доказано, что в поперечном сечении растянутого или сжатого стержня напряжения по сечению перпендикулярному к оси стержня распределены равномерно (это сечение совпадает с одной из главных площадок), то есть все связи в продольном направлении вне зависимости от формы и размеров поперечного сечения напряжены одинаково, и их несущая способность может быть использована полностью. Но в поперечном направлении стержней несущая способность связей не используется. В тонких пластинах, оболочках, мембранах, полотнищах связи напрягаются (растягиваются или сжимаются) в двух направлениях. В таких сооружениях несущая способность связей может быть использована более полно.

Практически все строительные материалы и изделия из них растяжение и сжатие воспринимают не одинаково. В строительстве используется материалы (бетон, кирпич, камень, чугун, грунт), которые хорошо сопротивляются сжатию, а растяжение практически не воспринимают. Металлы же лучше сопротивляются растяжению, предельное сжимающее напряжение зависит не только от материала, но и от самой конструкции. При сжатии длинных стержней, например, за счет продольного изгиба несущая способность связей не может быть использована полностью. Предельное состояние при этом определяется не прочностью связей, а сохранением линейчатой формы для стержня или формы поверхности для плит, мембран, оболочек. По этой же причине (невозможности сохранения первоначальной формы) практически не сопротивляются сжатию тросы, канаты, цепи.

Растяжение в линейных и поверхностных элементах сооружений - единственное состояние, в котором несущая способность внутренних связей может быть использована полностью. Поэтому в растянутых элементах применение высокопрочных материалов ведет к значительной экономии. Для сжатых элементов повышение прочности материала не дает ощутимых выгод. В сжимаемых и растягиваемых элементах нужно применять материалы и изделия, наилучшим образом сопротивляющиеся соответствующим внутренним усилиям.

Сооружения с растянутыми и сжатыми элементами:

висячие конструкции, включающие вантовые системы и мембраны (к вантовым относятся конструкции из растянутых кабелей, канатов, тросов, проектное положение которых удерживается сжимаемыми или изгибаемыми контурными элементами; к мембранам - конструкции из растянутых тонких листов и полотнищ, которые также передают усилия на контурные элементы);

мягкие оболочки - конструкции из гибких растянутых полотен, труб и других изделий, удерживаемых избыточным давлением воздуха или специальной растяжкой на опоры (тенты);

фермы - конструкции из стержней, имеющие как сжатые, так и

растянутые стержни;

жесткие оболочки - тонкостенные конструкции, которые в основном сжимаются, а растяжение воспринимается контурными элементами.