587
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Трянина Н.Ю., Хазов П.А.
ДИНАМИКА И УСТОЙЧИВОСТЬ СООРУЖЕНИЙ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям
(включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Динамика и устойчивость сооружений»
для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений,
специализация Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Трянина Н.Ю., Хазов П.А.
ДИНАМИКА И УСТОЙЧИВОСТЬ СООРУЖЕНИЙ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям
(включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Динамика и устойчивость сооружений»
для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений,
специализация Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
1
УДК 624.04(075)
Трянина Н.Ю. Динамика и устойчивость сооружений: учеб.-метод.пос./ Н.Ю.Трянина, П.А.Хазов; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 11с. – Текст : электронный.
В учебном пособии кратко изложено содержание лекций и практических заня-
тий по дисциплине «Динамика и устойчивость сооружений», даны рекомендации по самостоятельной работе студентов.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекциям и практическим занятиям по направлению подготовки 08.05.01 Строительство уникальных зданий и со-
оружений, специализация Строительство высотных и большепролётных зданий и сооружений .
© Н.Ю.Трянина, П.А. Хазов 2022 © ННГАСУ, 2022
2
Динамика и устойчивость сооружений
Лекции
Устойчивость сооружений
Лекция 1. Даются основные понятия и определения.
Рассматриваются формы равновесия системы и их признаки, дается определение критической силы.
Вводится понятие степени свободы системы при расчете на устойчивость.
Объяснение иллюстрируется различными примерами.
Рассматривается устойчивость систем, образованных стержнями бесконечной жесткости с одной степенью свободы статическим способом.
Лекция 2.
Тема лекции: Расчет на устойчивость систем с одной и двумя степенями свободы,
образованных из стержней бесконечной жесткости, статическим и энергетическим способами.
Объясняется, в чем заключается расчет на устойчивость систем, состоящих из стержней бесконечной жесткости. Рассматриваются статический и энергетический способы.
Лекция 3.
Тема лекции: Устойчивость прямых однопролетных стержней. Устойчивость статически определимых систем. Понятие о приведенной длине стержня.
Рассматривается устойчивость прямых однопролетных стержней с помощью ста-
тического и энергетического способа.
Выводится формула Эйлера. Дается понятие о приведенной длине стержня.
Рассматривается устойчивость статически определимых систем.
Лекция 4.
Тема лекции: Определение усилий и деформаций в сжатой зоне изогнутой оси стержня. Значение концевых усилий сжато изогнутых стержней.
Выводится уравнение оси сжато-изогнутого стержня.
3
Дается понятие функций Смирнова. Составляется таблица значений концевых усилий сжато изогнутых стержней.
Рассматривается устойчивость рам.
Лекция 5.
Тема лекции: Устойчивость рам и колонн.
Рассматривается инженерный способ расчета рам на устойчивость и расчет рам с помощью метода перемещений.
Рассматривается расчет многопролетных упругих стержней, дается уравнение трех моментов при расчете на устойчивость.
Лекция 6.
Тема лекции: Устойчивость многопролетных упругих стержней.
Рассматривается расчет многопролетных упругих стержней, дается уравнение трех моментов при расчете на устойчивость.
Дается расчет многопролетных упругих стержней на устойчивость с помощью метода перемещений.
Лекция 7.
Тема лекции: Влияние поперечной силы на устойчивость прямолинейного стержня. Выводится выражение для определения критической силы для прямолинейного
упругого стержня с учетом влияния поперечной силы.
Рассматривается устойчивость стержня с раскосной системой решетки и планка- ми.
Лекция 8.
Тема лекции: Устойчивость плоских форм изгиба.
Выводится выражение для определения критического момента при плоской форме изгиба.
Рассматривается устойчивость прямоугольной и двутавровой балки при действии силы в середине пролета.
4
ДИНАМИКА СООРУЖЕНИЙ
Лекция 9.
Даются основные сведения по динамике деформированных систем.
Рассматриваются динамические нагрузки и специальные воздействия.
Объясняются задачи динамического расчета сооружений.
Дается понятие о степенях свободы при колебаниях, объяснение иллюстрируется различными примерами.
Лекция 10.
Тема лекции: Свободные колебания системы с одной степенью свободы без учета сил сопротивления.
Выводится дифференциальное уравнение и закон свободных колебаний системы с одной степенью свободы без учета сил сопротивления. Объяснение иллюстриру-
ется примерами.
Лекция 11.
Тема лекции: Свободные колебания системы с конечным числом степеней свободы без учета сил сопротивления. Формы собственных колебаний.
Выводится дифференциальное уравнение и закон свободных колебаний системы с конечным числом степеней свободы без учета сил сопротивления.
Объясняется, что такое коэффициент формы колебаний и как строятся формы колебаний.
Лекция 12.
Тема лекции: Силы сопротивления при колебаниях. Свободные колебания системы
сконечным числом степеней свободы с учетом сил сопротивления.
Дается понятие сил сопротивления при колебаниях.
Выводится дифференциальное уравнение и закон свободных колебаний системы
сконечным числом степеней свободы с учетом сил сопротивления.
Лекция 13.
Тема лекции: Вынужденные колебания системы с одной степенью свободы при дей-
ствии гармонической нагрузки. Коэффициент динамичности и его анализ.
5
Выводится дифференциальное уравнение и закон вынужденных колебаний си-
стемы с одной степенью свободы с учетом сил сопротивления.
Рассматривается коэффициент динамичности и проводится его анализ. Объясне-
ние иллюстрируется примерами.
Лекция 14.
Тема лекции: Явление резонанса при гармонической нагрузке.
Рассматривается угол сдвига фаз между направлением гармонической нагрузки и направлением вынужденных колебаний и его анализ.
Рассматривается явление резонанса при гармонической нагрузке.
Лекция 15.
Тема лекции: Вынужденные колебания системы с конечным числом степеней сво-
боды без учета действия сил сопротивления при действии гармонической нагрузки.
Выводится дифференциальное уравнение и закон вынужденных колебаний си-
стемы с конечным числом свободы без учета сил сопротивления при действии гар-
монической нагрузки.
Рассматривается гармонический расчет рам.
Лекция 16.
Тема лекции: Вынужденные колебания системы при действии однократного им- пульса.
Выводится закон вынужденных колебаний системы при действии однократного импульса.
Рассматривается воздействие нескольких импульсов.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Устойчивость сооружений.
Занятие 1.
Тема занятия: Число степеней свободы системы при расчете на устойчивость.
Устойчивость систем, образованных стержнями бесконечной жесткости с одной степенью свободы статическим способом.
6
Определение числа степеней свободы системы при расчете на устойчивость.
Нахождение критической силы для систем, образованных стержнями бесконеч-
ной жесткости с одной степенью свободы статическим способом.
Занятие 2.
Тема занятия: Расчет на устойчивость систем с одной и двумя степенями свободы,
образованных из стержней бесконечной жесткости, статическим и энергетическим способами.
Нахождение критической силы для систем с одной и двумя степенями свободы,
образованных из стержней бесконечной жесткости, статическим и энергетическим способами.
Занятие 3.
Тема занятия: Устойчивость статически определимых систем.
Решаются различные задачи с применением формулы Эйлера.
Занятие 4.
Тема занятия: Устойчивость рам.
Выдается и объясняется первая задача из расчетно-графической работы по расчету рам на устойчивость.
Решаются различные примеры на эту тему.
Занятие 5.
Тема занятия: Устойчивость рам.
Рассматривается инженерный метод расчета рам на устойчивость и расчет с применением метода перемещений.
Решаются различные примеры на эту тему.
Занятие 6.
Тема занятий: Устойчивость многопролетных упругих стержней.
Решаются различные задачи на эту тему.
Занятие 7.
Тема занятия: Влияние поперечной силы на устойчивость прямолинейного стержня.
7
Решаются задачи на устойчивость стержней с раскосной системой решетки и с планками.
Занятие 8.
Тема занятия: Защита первой задачи из расчетно-графической работы.
Динамика сооружений
Занятие 9.
Тема занятия: Число степеней свободы системы при колебаниях. Определение ча-
стоты свободных колебаний для упругих статически определимых систем с одной степенью свободы.
Решаются различные задачи на эту тему.
.
Занятие 10.
Тема занятия: Определение частоты свободных колебаний для упругих статически неопределимых систем с одной степенью свободы.
Определение частоты свободных колебаний для систем, образованных из стерж-
ней бесконечной жесткости, с одной степенью свободы.
Занятие 11.
Тема занятия: Определение частоты свободных колебаний для упругих систем с двумя степенями свободы.
Выдается и объясняется первая часть второй задачи из расчетно-графической работы.
Занятие 12.
Тема занятия: Построение форм колебаний для систем с двумя степенями свободы.
Решаются различные примеры на эту тему.
Занятие 13.
Тема занятия: Определение максимальных динамических внутренних усилий и пе-
ремещений от действия гармонической нагрузки при помощи коэффициента дина-
мичности.
Решаются различные примеры на эту тему.
8
Занятие 14.
Тема занятия: Динамический расчет рам.
Выдается и объясняется вторая часть второй задачи из расчетно-графической ра-
боты.
Занятие 15.
Тема занятия: Определения максимальных моментов и максимальных перемещений от действия однократного импульса.
Решаются различные задачи на эту тему.
Занятие 16.
Тема занятия: защита второй задачи из расчетно-графической работы.
Рекомендации к самостоятельной работе
Необходимо:
1. Изучить теоретические вопросы, рассмотренные на лекции, используя мето-
дические пособия и рекомендуемые учебники.
2.Решать задачи, рассмотренные на практических занятиях и заданные препода-
вателем для самостоятельной работы.
3.Выполнять расчетно-графические работы, исполняя следующие требования:
Задача 1.Расчет рамы на устойчивость.
Определить критическую нагрузку, коэффициенты приведения расчетной длины и расчетную для сжато изогнутых стержней заданной рамы от заданной нагрузки.
Задача 2. Динамический расчет рамы.
Требуется построить динамические эпюры внутренних усилий в статически определимой раме с двумя степенями свободы от действия гармонической нагрузки, показать формы собственных колебаний.
4.Подготовиться к промежуточной аттестации.
9