1.2. Внешние и внутренние связи, изображение связей на расчетной схеме

1.2.1. Опорные устройства.

Для прикрепления сооружения к основанию служат опоры, обеспечивающие неподвижность опорных узлов сооружения и всего сооружения в целом. Опоры являются внешними связями сооружения.

Перемещение свободного опорного узла в плоскости можно описать тремя кинематическими параметрами: линейными перемещениями ивдоль взаимно перпендикулярных осей и углом поворота В основу классификации опорных устройств плоских конструкций принят учет ограничений, накладываемых опорными устройствами на эти перемещения.

Различают следующие основные виды опор:

• шарнирно подвижная

или ,

• шарнирно неподвижная

, ,

• защемление или заделка

, ,

На рис.1.3.а показана простейшая схема устройства шарнирно подвижной опоры и дано её условное изображение на расчетной схеме.

1 2 3 1 1

Рис.1.3. Виды опор.

Шарнирно подвижная опора допускает вращение вокруг оси, проходящей через центр шарнира 1 опоры, и поступательное перемещение по линии 1-2 (рис.1.3.а). На расчетной схеме она изображается опорным стержнем (1-3) с шарнирами по концам.

Шарнирно неподвижная опора допускает вращение вокруг оси, проходящей через центр шарнира 1 опоры (рис.1.3.б), и не допускает линейных перемещений. На расчетной схеме такая опора изображается двумя опорными стержнями с шарнирами по концам.

Защемление или заделка не допускает линейных перемещений и поворота. На расчетной схеме она изображается так, как показано на рис.1.3.в. Такая опора эквивалентна трем опорным стержням (рис.1.3.г).

Кроме основных видов опор, показанных на рис.1.3, могут быть еще два вида опор, показанных на рис.1.4:

• скользящая заделка

, ,

• шарнирно неподвижная

, ,

Рис.1.4. Виды опор.

Таким образом, реальные опоры на расчетной схеме сооружения изображаются условно и каждая из них эквивалентна определяемому числу опорных связей в виде стерженьков с шарнирами по концам, которые по отношению к сооружению считаются внешними связями.

1.2.2. Схематизация узлов.

Узлами называют места соединения элементов конструкции между собой.

В реальных конструкциях соединения элементов осуществляются сваркой, болтами, заклепками. В расчетных схемах стержневых систем в основном применяются два вида узлов – шарнирный и жесткий (рис.1.5).

Рис.1.5. Виды узлов на расчетной схеме

Шарнирный узел исключает взаимное перемещение соединяемых стержней, но допускает их взаимный поворот. При деформации стержне углы между ними в узле изменяются.

Жесткий узел исключает взаимное перемещение соединяемых стержней и их взаимный поворот. При деформации стержней углы между ними в узле не изменяются.

1.3. Классификация конструкций и их расчетных схем

Конструкции и их расчетные схемы классифицируют по различным признакам: геометрическим, кинематическим, по особенностям работ и т.п.

По геометрическим признакам конструкции подразделяются на плоские и пространственные. В плоской стержневой конструкции осевые линии всех стержней расположены в одной плоскости.

По кинематическим признакам различают системы: геометрически неизменяемые неподвижные без избыточного числа внешних и внутренних связей и с избыточным числом связей; геометрически изменяемые, например, гибкие нити.

По особенностям работы опор различают распорные и безраспорные системы. Для распорных систем характерно наличие горизонтальных составляющих опорных реакций при вертикальной нагрузке.

По особенностям работы стержней конструкции различают следующие типы конструкций: балки, рамы, арки, фермы, комбинированные и висячие системы (рис.1.6).

Балочные конструкции относятся к безраспорным. Элементы балочной конструкции работают в основном на изгиб (рис.1.6.а).

Рамные системы (рис.1.6.б) могут быть безраспорными (1,2) и распорными (3). Рама – это стержневая система из стоек (вертикальные элементы) и ригелей (горизонтальные элементы), соединенных жесткими и шарнирными узлами. Стержни рамы работают на изгиб и на растяжение – сжатие.

Арка (рис.1.6.в) – это распорная система, состоящая из одного или двух (соединенных шарниром) криволинейных элементов. Арки бывают трехшарнирные (1), двухшарнирные (2) и бесшарнирные (3). Элементы арки работают в основном на сжатие.

Ферма – стержневая система, изображаемая на расчетной схеме с шарнирными узлами (рис.1.6.г). Стержни фермы работают на осевое растяжение – сжатие.

Комбинированная система (рис.1.6.д) – это система, состоящая из балки и стержней, работающих на осевое растяжение – сжатие.

Рис.1.6. Виды расчетных схем

Основным элементов висячей системы является гибкая нить, работающая только на растяжение. Кроме гибкой нити висячая система содержит другие элементы, работающие на изгиб (рис.1.7).

Рис 1.7. Пример висячей системы