- •1. Предмет и задачи теории сооружений (строит. Механики)
- •2. Что составляет основу концепции сил в оценке прочности соор-й
- •3. Представьте наглядно сх. Оценки прочности по нагрузке, усилиям и напряжениям.
- •4. Каковы основные практические задачи теории соор-й
- •6. Примеры гравитационной нагрузки и представьте предельное сост-е такой нагрузки
- •8. Как опред-ся боковая нагр-ка от несвязных сред, приведите ее предельное сост-е при кот-м такая нагр-ка имеет мах величину
- •Давление сыпучих тел на ограждения при отсутствии трения грунта о стенку
- •9. Как опред-ся нагрузка от ветра на соор-е
- •10. Что такое «нормативные» и «расчетные» нагрузки и их определение
- •11,12,13. Оценка прочности сооруж-й и их элементов по нагрузке
- •14. Поверочный и проектировочный расчеты по нагрузке
- •15. Примеры оценки прочности по нагрузке каких либо элементов соор-я
- •17. Каковы соотношения между напряжениями на различных площадках, проходящих через заданную точку соор-я
- •18. «Главные» напряжения, как определяются и какие усл-я позволяют назвать их главными?
- •19. Какие условия включает в себя полная система уравнений состояния соор-я при расчетах на прочность?
- •20. Каковы геометрич. Допущения инженерных методов определения напряжений (внутр. Усилий) в соор-ях и из элементах.
- •21. Внутренние усилия в каком либо сечении стержня. Виды внутр. Усилий
- •22. Осевое растяжение
- •23. Чистый изгиб
- •24. Сдвиг (срез)
- •26. Поперечный изгиб
- •27. Статический способ определения внутр. Усилий и на чем он основан
- •28. Как формируется банк предельных напряжений элемента соор-я и от чего он зависит?
- •29. Как формируется банк предельных усилий соор-й
- •30. Как формируется банк предельных нагрузок к-либо соор-я?
- •31. В чем состоит оценка эксплуатационных качеств соор-я по напряжениям?
- •41. Классификация соор-й. Основной признак классификации соор-й в курсе теории соор-й. Приведите классифик. Соор-й в соответствии с этим признаком
- •43. Какие соор-я с элементами работающими на изгиб вы знаете?
- •44. Какие соор-я с элементами работающими на изгиб с растяжением-сжатием знаете?
- •45. Покажите на примерах историю и развитие ферм. В каких отраслях стр-ва эти соор-я нашли применение
- •46. Покажите на примерах элементы и типы ферм. Какова расчетная модель фермы при определении внутр-х усилий в ее стержнях
- •47. Какие вы знаете способы нахождения усилий в стержнях ферм. На чем основаны? Покажите на примере как использовать тот или иной способ.
- •48. Покажите на примере как можно проанализировать геом. Структуру фермы? На чем основан этот анализ?
- •49. Как определяются усилия рабочего сост-я в фермах? Как можно оценит прочность стержней фермы?
- •50. Покажите историю появления балок и плит и развитие методов их расчета.
- •51. Каков порядок расчета статически определимых балок?
- •52. Объемлющие эпюры. Как можно построить такие эпюры в балках
- •53. Покажите историю появления и развития таких соор-й как рамы и арки
- •54. Покажите на примерах порядок расчета статически определимых рам. Какие принципы используются для построения оптимальной схемы расчета таких соор-й?
- •55. Покажите как рассчитываются трехшарнирные арки на вертик. Нагрузку
46. Покажите на примерах элементы и типы ферм. Какова расчетная модель фермы при определении внутр-х усилий в ее стержнях
В направлении большего габаритного размера (длины) ферму ограничивает последовательность стержней, называемая поясом. В зависимости от ориентации пояс может быть верхним, нижним, правым, левым, от геометрического исполнения - наклонным, ломаным (полигональным), выпуклым, вогнутым и др. Стержни, наполняющие ферму между ее поясами, образуют решетку. В решетке выделяются стойки (вертикальные элементы) и раскосы. Как и в большинстве строительных конструкций, соединения стержней фермы носят названия узлов.
В соответствии с общепринятой для всех конструкций терминологией расстояние между опорами называют пролетом, а габаритный размер в направлении перпендикулярном длине - высотой. Расстояние между двумя соседними узлами поясов имеет специфическое название - панель.
Если направление реакций в опорах фермы не отличается от реакций в соответствующей балке (имеющей такие же, как ферма опоры, нагрузку и пролет), то такую ферму называют балочной. Если от вертикальной нагрузки в ферме возникают и горизонтальные составляющие реакции (распор), то ферму называют распорной или арочной (иногда рамной).
Когда все оси стержней фермы и нагрузка лежат в одной плоскости, ферму называют плоской, если какое-либо из этих условий не соблюдается- пространственной.
Расчетная схема фермы при определении усилий в ее стержнях
Основной особенностью ферм является то, что в их элементах независимо от конструктивного исполнения узлов преобладают продольные усилия (постоянные по длине каждого стержня). В связи с этим при вычислении усилий в качестве модели фермы принимается шарнирно- стержневая система.
Но такая работа и, следовательно, такое представление фермы возможны только при том условии, что повороты узлов фермы незначительны и ими можно пренебречь. Это может быть только при выполнении двух требований к конструктивному исполнению самих ферм и элементов, опирающихся на них:
во-первых, нагрузка от опирающихся на ферму конструкций должна сосредотачиваться в узлах;
во-вторых, после постановки полных шарниров во все узлы структура фермы должна оставаться геометрически неизменяемой, то есть не должно быть перемещения узлов без деформации стержней.
Выполнение первого условия проверяется визуально при анализе условий опирания на ферму других несущих конструкций (балок, плит и др.). Опоры этих конструкций должны точно совпадать с узлами ферм. Если, например, на ферму опираются ребристые плиты покрытия, то опорное ребро должно быть поставлено в узел фермы, если же плиты (или настил) плоские, то они должны быть уложены или подвешены на прогоны, проходящие через узлы фермы (рис. 9.5).
Для обеспечения геометрической неизменяемости фермы требуется:
установить необходимое количество стержней - связей (необходимое условие), “правильно” их расставить (достаточное условие).
Необходимое количество связей легко подсчитать исходя из следующих соображений.
Каждый узел на плоскости имеет два независимых перемещения - две степени свободы (в пространстве - три). Количество степеней свободы принято обозначать буквой W. Чтобы устранить эти перемещения, на пути каждого из них надо поставить какие-то препятствия - связи. Самой простой связью, устраняющей одно перемещение, является стержень. Тогда если в ферме имеется У узлов, то для их полного закрепления необходимо ввести не менее 2У стержней для плоской фермы и 3У - для пространственной. Таким образом, проверка наличия необходимого количества связей сводится к проверке выполнения условия
W = 2У - С 0 - для плоской фермы (9.1)
и W = 3У - С 0 - для пространственной,
где С - количество стержней в ферме, включая и опорные.
Совершенно очевидно, что если W > 0, то связей в системе не достаточно и система геометрически изменяема. Если W 0, то сооружение может быть геометрически неизменяемым, если оно имеет приемлемую структуру. В том случае, когда W = 0, сооружение имеет только необходимое количество связей для сохранения геометрической неизменяемости. Когда W < 0, система имеет так называемые “лишние” связи.
Расстановку связей проверим, используя правила образования геометрически неизменяемых систем. Выберем за основу любой треугольник, например, 1-2-6. По третьему правилу три стержня, соединенные тремя шарнирами, не лежащими на одной прямой, составляют жесткий (геометрически неизменяемый) диск. К этому диску двумя стержнями, не лежащими на одной прямой, и, следовательно, в соответствии с первым правилом, жестко крепится шарнирный узел 5, далее к образованной таким образом жесткой системе аналогично крепится узел 4 и затем узел 3. Таким образом, ферма 1-2-3-4-5-6 представляет собой жесткий диск, который тремя не пересекающимися стержнями (по второму правилу жестко) крепится к основанию. Следовательно, ферма геометрически неизменяема.