Лекция 1 Дополнительная литература

1) Леонтьев Н.Н и др. Основы строительной механики стержневых систем.

2) Анохин Н.Н. Строительная механика в примерах и задачах.

3) Дарков А.В. Строительная механика.

4) Агапов В.П. и др. Строительная механика автомобиля и трактора

5)Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости конструкций.

1.1. Цели и задачи строительной механики

Главной целью строительной механики является разработка методов определения усилий в элементах конструкций для последующего анализа прочности этих элементов.

Анализ прочности, в свою очередь, связан с определением напряжений и составлением условий прочности. Если известны усилия в конструкции, то напряжения находятся сравнительно просто, для стержневых элементов они находятся по формулам сопротивления материалов. Анализ прочности по известным напряжениям рассмотрен в курсе сопротивления материалов.

Любая конструкция представляет собой совокупность элементов различных типов (стержней, оболочек, пластин, массивных тел), так или иначе соединенных между собой и подвергающихся различным воздействиям как во время возведения, так и во время эксплуатации.

В данном курсе рассматриваются стержневые конструкции и решаются задачи, связанные с определением усилий при действии статической нагрузки. Раздел строительной механики, связанный с подобными задачами, называется статикой сооружений.

Статическими называются такие нагрузки, которые возрастают от нуля до своего конечного значения постепенно и остаются постоянными в течение всего срока эксплуатации сооружения.

Слова "постепенно возрастающие" означают, что нагрузки растут настолько медленно, что в конструкции не возникают инерционные силы.

Отметим, что в качестве строительных сооружений используются неизменяемые и неподвижные конструкции.

Неизменяемыми называются такие конструкции, взаимные перемещения точек которых возможны только вследствие деформации элементов, в противном случае они являются изменяемыми.

Примеры неизменяемых конструкций приведены на рис.1.1.

Примеры изменяемых конструкций приведены на рис.1.2.

Изменяемые конструкции чаще называют механизмами.

В широком смысле слова конструкцией можно назвать как изменяемую, так и неизменяемую систему. Однако в данном пособии это слово используется в более узком смысле для обозначения неизменяемых систем, каковыми являются несущие конструкции различных объектов техники, а также строительные сооружения.

Неподвижность конструкции (неизменяемость относительно земли) обеспечивается опорными устройствами.

1.2. Опоры. Конструкции опор и их условные обозначения

Опорами будем называть кинематические связи, соединяющие конструкцию с неподвижным основанием. Опоры могут быть трех типов:

1) шарнирно-подвижные, 2)шарнирно-неподвижные и 3) защемляющие (заделки). Не вдаваясь в подробности технической реализации опорных устройств, которые в различных областях техники могут быть разными, рассмотрим принципы их работы.

Подвижная шарнирная опора пространственной конструкции схематично изображена на рис.1.3. Такая опора допускает поворот опираемой конструкции вокруг трех осей x,y,z и поступательные перемещения в направлении осей x и y.

Иначе говоря, подвижная шарнирная опора пространственной конструкции ограничивает перемещение только в одном направлении – перпендикулярно опорной плоскости. Такую опору условно изображают, как показано на рис.1.3,б.

Неподвижную шарнирную опору можно представить как шар, входящий в сферические углубления, сделанные в основании и опираемом теле (рис.1.4,а). Такая опора допускает только повороты вокруг осей x,y,z. Она эквивалентна трем кинематическим связям. Условное обозначение шарнирной неподвижной опоры показано на рис.1.4,б.

Если нижнее основание шарнирной опоры поставить на катки, то получится шарнирная подвижная опора, допускающая поворот вокруг трех осей и перемещение в одном направлении. Такая опора и ее условное обозначение показаны на рис.1.5,а и 1.5,б соответственно.

Защемляющая опора имеет шесть кинематических связей – три линейных и три угловых, т.е. защемляющая опора препятствует перемещениям опираемого тела в направлении осей x,y,z и поворотам вокруг этих осей (рис.1.6).

Опоры для плоских конструкций могут быть получены как частные случаи пространственных. Защемляющая опора плоской конструкции имеет три кинематических связи (рис.1.7,а), шарнирно-неподвижная – две (рис.1.7,б), а шарнирно-подвижная – одну кинематическую связь (рис.1.7,в).

Поскольку в качестве строительных сооружений можно использовать только неизменяемые и неподвижные системы, рассмотрим правила образования таких систем.