Ответы на тестовые задания. Строительная механика Турищев

М-7. Введение в теорию расчета статически неопределимых систем

1.Что называется степенью статической неопределимости стержневой конструкции?

количество лишних или избыточных связей в конструкции, которые можно удалить, сохраняя ее геометрическую неизменяемость

2. Что называется степенью внешней статической неопределимости стержневой конструкции?

число внешних лишних связей

3. Что называется степенью внутренней статической неопределимости стержневой конструкции?

число внутренних лишних связей

4.Какой вид имеет формула для определения степени полной статической неопределимости стержневой конструкции, не имеющей замкнутых контуров? Л = -W

5.Какой вид имеет формула для определения степени полной статической неопределимости стержневой конструкции, содержащая замкнутые контуры? Л = 3K

6. Какой вид имеют формулы для определения степени внешней и внутренней статической неопределимости стержневой конструкции?

7. Какой вид имеет универсальная формула для определения степени полной статической неопределимости стержневой конструкции? Л = 3K - Ш

8.Чем отличается действие температуры на статически определимые и статически неопределимые стержневые конструкции?

В статически неопределимых стержневых конструкциях, как правило, возникают дополнительные внутренние усилия от осадки опор и изменений температуры

9. Чем отличается действие осадки опор на статически определимые и статически неопределимые стержневые конструкции?

В статически неопределимых стержневых конструкциях, как правило, возникают дополнительные внутренние усилия от осадки опор и изменений температуры.

10. Чем отличается влияние неточности сборки на статически определимые и статически неопределимые стержневые конструкции?

В статически неопределимых стержневых конструкциях могут возникать монтажные внутренние усилия в случае неточностей изготовления отдельных элементов этих конструкций

11.Как разнятся жесткостные свойства статически неопределимых и статически определимых стержневых конструкций?

Внутренние усилия, возникающие в статически неопределимых стержневых конструкциях от действия нагрузки, зависят от соотношения жесткостей (EI, EA, GA) поперечных сечений отдельных элементов конструкции, а внутренние усилия, возникающие от кинематических воздействий – от самих величин этих жесткостей

12. Как разнится несущая способность статически неопределимых и статически определимых стержневых конструкций?

Несущая способность статически неопределимых стержневых конструкций больше по сравнению со статически определимыми конструкциями, которые могут быть получены из статически неопределимых удалением лишних связей

13. Чем отличается зависимость внутренних усилий статически неопределимых стержневых конструкций от ее жесткостных характеристик при действии нагрузки, температуры и осадки опор?

Внутренние усилия, возникающие в статически неопределимых стержневых конструкциях от действия нагрузки, зависят от соотношения жесткостей (EI, EA, GA) поперечных сечений отдельных элементов конструкции, а внутренние усилия, возникающие от кинематических воздействий – от самих величин этих жесткостей

14.Как формулируется основная задача расчета статически неопределимой стержневой конструкции?

При заданных геометрической схеме конструкции и приложенных к ней внешних воздействиях определить оптимальные поперечные сечения (форму и размеры) всех конструктивных элементов и обеспечить достаточную надежность (прочность, жесткость и устойчивость) конструкции в целом

15. Как формулируется частная задача расчета статически неопределимой стержневой конструкции?

Решение такой задачи позволяет определить внутренние усилия и перемещения в стержневой статически неопределимой конструкции при заданных геометрической схеме системы, поперечных сечениях стержней и внешних воздействиях

16.Какие существуют классические методы решения частной задачи расчета статически неопределимой стержневой конструкции?

- метод сил – в качестве основных неизвестных используются внутренние усилия в лишних связях стержневой конструкции; - метод перемещений – в качестве основных неизвестных используются узловые перемещения стержневой конструкции; - смешанный метод – в качестве основных неизвестных одновременно используются величины первого и второго вида

17. В чем суть идеи расчета статически неопределимой стержневой конструкции методом сил?

Расчет заданной конструкции заменяется расчетом некоторой более простой эквивалентной конструкцией. Такая конструкция называется основной системой, образование которой для каждого метода производится по-разному. Затем, исходя из особенностей деформирования заданной конструкции в определенных местах, получают дополнительные уравнения. Такие уравнения называются каноническими уравнениями соответствующего метода. Решение канонических уравнений позволяет определить основные неизвестные. После этого определяют требуемые внутренние усилия и перемещения заданной конструкции.

М-8.Метод сил

1.Как образуется основная система метода сил при расчете произвольной статически неопределимой стержневой конструкции?

Для образования основной системы метода сил отбросим лишнюю связь и заменим ее действие реакцией удаленной связи

2.Как достигается требование статической эквивалентности при образовании основной системы метода сил для расчета произвольной статически неопределимой стержневой конструкции?

Статическая эквивалентность полученной статически определимой системы заданной системе достигается приложением к ней в качестве дополнительных внешних воздействий реакций удаленных лишних связей

3.Как достигается требование кинематической эквивалентности при образовании основной системы метода сил для расчета произвольной статически неопределимой стержневой конструкции?

Для достижения кинематической эквивалентности двух систем вводятся условия обращения в ноль полных перемещений возникающих в статически определимой системе по направлению основных неизвестных.

4.Какова природа и смысл канонических уравнений метода сил?

Полученные уравнения (8.7) представляют собой систему неоднородных линейных алгебраических уравнений относительно основных неизвестных и называются каноническими уравнениями метода сил. Они имеют кинематическую природу

5.Какова природа и смысл основных неизвестных канонических уравнений метода сил?

Статическая природа, реакции в местах удаления лишних связей

6.Какова природа и смысл коэффициентов и свободных членов канонических уравнений метода сил?

единичные перемещения в качестве множителей при основных неизвестных называются коэффициентами канонических уравнений метода сил

Входящие в канонические уравнения частичные перемещения от действия, соответственно, нагрузки, температуры или осадки опор называются свободными членами канонических уравнений.

7.Какой вид имеют формулы для определения внутренних усилий при расчете методом сил произвольной статически неопределимой стержневой конструкции на действие нагрузки?

8.Какой вид имеют формулы для определения внутренних усилий при расчете методом сил произвольной статически неопределимой стержневой конструкции на действие температуры?

9.Какой вид имеют формулы для определения внутренних усилий при расчете методом сил произвольной статически неопределимой стержневой конструкции на действие осадки опор?

10.Какие существуют группы поверок при расчете статически неопределимой стержневой конструкции методом сил? Промежуточные, окончательные

11.Какие существуют виды промежуточных поверок при расчете статически неопределимой стержневой конструкции методом сил?

Статические, кинематические, алгебраические

12.Какие существуют виды окончательных поверок при расчете статически неопределимой стержневой конструкции методом сил?

Статические, кинематические

М-10.Расчет неразрезных балок

1.Что называется неразрезной балкой?

Неразрезной балкой называется балка, имеющая не менее двух пролетов и не прерываемая на всем своем протяжении сквозными разрезами и шарнирами

2.Какие существуют разновидности неразрезных балок?

- простые неразрезные балки

- неразрезные балки с консолями

- неразрезные балки с защемляющими опорами

3.Почему не разрешается свободная укладка неразрезных балок на опоры?

При отрыве балки от опор произойдет изменение расчетной схемы балки и, как следствие этого, возможно исчерпание несущей способности балки.

4.Почему все опоры неразрезной балки кроме одной должны допускать продольные деформации тела балки?

Это позволяет исключить температурные напряжения при равномерном нагреве или охлаждении неразрезной балки.

5.Чему равняется степень статической неопределимости неразрезной балки?

Число промежуточных опор

6.Какой вид имеет уравнение трех моментов при расчете неразрезной балки на действие нагрузки?

7.Какой вид имеет уравнение трех моментов при расчете неразрезной балки на действие осадки опор?

8. Какой вид имеют формулы для вычисления M и Q при расчете неразрезной балки на действие нагрузки?

9. Какой вид имеют формулы для вычисления M и Q при расчете неразрезной балки на действие осадки опор?

10. Какой вид имеют формулы для вычисления опорных реакций неразрезной балки?

М-11.Метод перемещений

1.Что называется степенью кинематической неопределимости рамной конструкции?

Общее число возможных перемещений системы

2.Как формулируются допущения метода перемещений?

Во-первых, пренебрегают продольными и поперечными деформациями стержней, поскольку при определении перемещений в рамных системах, как правило, учитываются только деформации изгиба. И, во-вторых, ввиду малости перемещений в линейно деформируемых системах, пренебрегают сближением концов изгибаемых стержней.

3.Как образуется основная система метода перемещений при расчете плоской рамной конструкции?

Для получения основной системы из заданной на узлы рамы накладываются дополнительные связи, которые исключают возможность возникновения угловых и линейных перемещений ее узлов

4.Как достигается требование кинематической эквивалентности при образовании основной системы метода перемещений при расчете плоской рамной конструкции?

Кинематическая эквивалентность полученной кинематически определимой системы заданной системе достигается приложением к ней в качестве дополнительных внешних воздействий неизвестных узловых перемещений

5.Как достигается требование статической эквивалентности при образовании основной системы метода перемещений при расчете плоской рамной конструкции?

Для достижения статической эквивалентности двух систем вводятся условия обращения в ноль реакций возникающих в кинематически определимой системе в наложенных связях по направлению основных неизвестных

6.Какова природа и смысл канонических уравнений метода перемещений?

Полученные уравнения представляют собой систему неоднородных линейных алгебраических уравнений относительно основных неизвестных и называются каноническими уравнениями метода перемещений. Они имеют статическую природу

7.Какова природа и смысл основных неизвестных канонических уравнений метода перемещений?

неизвестные узловые перемещения. они имеют кинематическую природу.

8.Какова природа и смысл коэффициентов и свободных членов канонических уравнений метода перемещений?

Коэффициенты – единичная реакция в наложенной связи основной системы по направлению основного неизвестного от действия безразмерного перемещения

Свободный член – реакция в наложенной связи основной системы по направлению основного неизвестного, вызванная действием нагрузки.

9.Какой вид имеют формулы для определения M и Q при расчете методом перемещений плоской рамной конструкции на действие нагрузки?

10.Как определяются продольные силы при расчете методом перемещений плоской рамной конструкции на действие нагрузки?

Продольные силы, при известных поперечных силах, определяются из условия равновесия узлов заданной системы.

М-14. Введение в динамику конструкций

1.Что называется динамической нагрузкой?

Динамическая нагрузка характеризуется существенными изменениями величины, направления или места ее приложения, и эти изменения происходят в сравнительно короткие промежутки времени

2.Чем занимается динамика конструкций?

Область строительной механики, в которой разрабатываются принципы, и методы расчета конструкций сооружений на действие динамических нагрузок

3.Каковы особенности действия динамической нагрузки на конструкции?

Во-первых, при действии такой нагрузки возникают силы инерции масс конструкции и масс оборудования, порождающего динамическую нагрузку. Во-вторых, при действии такой нагрузки все величины, характеризующие напряжено-деформированное состояние конструкции (напряжения, внутренние усилия, деформации и перемещения), являются переменными во времени и описываются некоторыми функциями.

4.Что такое колебания конструкции?

Колебание конструкции состоит в том, что под действием переменных во времени сил точки конструкции совершают прямолинейное движение около ее равновесного положения то в одном, то в противоположном направлении

5.Как классифицируются колебания конструкции по закону изменения во времени?

Колебания конструкций можно классифицировать по закону изменения во времени и по характеру причин, вызывающих и поддерживающих колебания.

6.Когда колебания конструкции считаются периодическими?

Колебание конструкции считается периодическим, если для него на рассматриваемом отрезке времени можно выделить равные промежутки, в каждом из которых закон движения одинаков

7.Что называется периодом, циклом, частотой, размахом, амплитудой периодических колебаний?

Наименьший отрезок времени T, по истечении которого закон движения повторяется, называется периодом колебаний конструкции. Полный график колебания за время, равное периоду колебаний, называется циклом колебаний или полным колебанием. Количество циклов колебаний, происходящих в единицу времени, называется частотой колебаний. амплитуда колебаний представляет собой наибольшее отклонение точек конструкции от среднего положения, принимаемого за некоторое условное положение равновесия.

8.Какие колебания конструкции считаются гармоническими?

Частным случаем периодических колебаний являются гармонические колебания

9.Что называется круговой частоты и начальной фазы гармонических колебаний?

Величину ω называют круговой частотой колебаний, и она показывает число полных колебаний за отрезок времени, равный 2π с.

10.Как классифицируются колебания конструкции по характеру причин, вызывающих колебания?

По характеру причин, вызывающих и поддерживающих колебания конструкций, они подразделяются на свободные колебания, вынужденные колебания, параметрические колебания и автоколебания.

11.Что такое свободные колебания конструкции?

Свободные колебания конструкции совершаются за счет энергии деформации, накопленной вследствие какого-либо первоначального возмущения ее состояния равновесия при отсутствии постоянного внешнего воздействия.

12.Что такое вынужденные колебания конструкции?

Вынужденные колебания конструкции вызываются и поддерживаются некоторыми возмущающими внешними силами, заданными в виде явных функций времени.

13.Какие существуют виды динамических нагрузок?

Вибрационная, импульсивная, ударная, подвижная, сейсмическая, ветровая

14.Чем создается неподвижная периодическая нагрузка?

Нагрузка создается силами инерции движущихся частей машин со стационарными станинами.

15.Какими параметрами характеризуется неподвижная периодическая нагрузка?

законами изменения во времени и широким диапазоном их частот

16.Как подразделяются силы сопротивления колебаниям конструкций?

Внутреннего и внешнего

17.Какие существуют силы внутреннего сопротивления колебаниям конструкций?

 силы внутреннего трения в материале несущих конструкций сооружения;  силы трения скольжения в узловых соединениях элементов несущих конструкций сооружения;  силы внутреннего трения в деформируемом основании сооружения

18.Какие существуют силы внешнего сопротивления колебаниям конструкций?

 силы трения скольжения в опорных закреплениях сооружения;  аэродинамическое сопротивление воздушной среды, в которой происходят колебания сооружения;  силы, действующие на сооружение со стороны специальных устройств гашения его колебаний (демпферы).

19.Что такое внутреннее трение в конструкции?

Основными факторами рассеяния энергии для обычных строительных сооружений являются силы внутреннего трения, порождаемые внутренним неупругим сопротивлением материала конструкций, трением скольжения в узловых соединениях конструкций, внутренним трением в деформируемом основании, а также силы внешнего сопротивления, связанные с трением скольжения в опорах

20.Чем количественно оценивается внутреннее трение в конструкции?

Для количественной оценки внутреннего трения в конструкции вводится коэффициент поглощения энергии

21.Что такое число степеней свободы в динамике конструкций?

Под числом степеней свободы деформируемой системы понимают число независимых перемещений, которые при колебаниях определяют положения всех масс сооружения

22.Что такое полное и неполное число степеней свободы в динамике конструкций?

полное число степеней свободы (без учета допущений) и неполное число степеней свободы (с учетом допущений)

23.В чем заключается основная задача динамики конструкций?

Основной задачей динамики сооружений является определение при действии переменных во времени внешних воздействий силовых и кинематических характеристик колебаний несущих конструкций – внутренних усилий, перемещений, скоростей, ускорений.

24.Какие цели преследует динамический расчет конструкций? Динамический расчет несущих конструкций зданий и сооружений может преследовать следующие цели: – обеспечение несущей способности конструкций при совместном действии статических и динамических нагрузок; – обеспечение жесткости конструкций, соответствующей безопасному уровню воздействия колебаний на людей; – обеспечение жесткости конструкций, исключающей недопустимое влияние колебаний на производственные процессы, осуществляемые в зданиях и сооружениях

М-15.Колебания системы с одной степенью свободы

1.Когда строительная конструкция считается системой с одной степенью свободы?

Строительная конструкция считается системой с одной степенью свободы, если ее геометрическое положение при колебаниях будет однозначно определяться изменением во времени одного параметра – некоторого линейного или углового перемещения конструкции.

2.Какими параметрами характеризуется расчетная схема строительной конструкции как системы с одной степенью свободы?

величиной эквивалентной массы М и коэффициентом жесткости конструкции с

3.Что характеризует коэффициент жесткости строительной конструкции как системы с одной степенью свободы?

Коэффициент жесткости конструкции характеризует способность конструкции сопротивляться перемещениям в месте присоединения массы

4.Что характеризует коэффициент податливости строительной конструкции как системы с одной степенью свободы?

Коэффициент податливости характеризует способность конструкции получать перемещения

5.Что является числовыми характеристиками свободных колебаний без учета сил сопротивления для системы с одной степенью свободы?

амплитуда, собственная частота и период колебаний

6.Что является числовыми характеристиками свободных колебаний с учетом сил сопротивления для системы с одной степенью свободы?

амплитуда, собственная частота и период колебаний

7.Что собой представляют вынужденные колебания конструкции как системы с одной степенью свободы? Колебания под действием внешней силы

8.Какие различают процессы вынужденных колебаний конструкции и как они связаны с режимами работы оборудования, вызывающего эти колебания?

Переходный процесс и установившийся процесс. Переходный процесс вынужденных колебаний описывается всеми тремя слагаемыми в решениях, и он происходит при пуске оборудования, порождающего динамическую нагрузку. Для описания установившегося процесса вынужденных колебаний достаточно учета только третьего слагаемого в решениях, и он соответствует рабочему режиму работы оборудования

9.Что такое коэффициент динамичности?

Отношение амплитуды к амплитуде, если сила приложена статически

10.Как зависит коэффициент динамичности от соотношения величин круговой частоты изменения динамической нагрузки и собственной частоты свободных колебаний конструкции как системы с одной степенью свободы?

величина коэффициента динамичности зависит от отношения  /

М-18. Введение в теорию устойчивости строительных конструкций

1.Когда равновесное положение конструкции считается устойчивым?

Равновесное положение нагруженной конструкции считается устойчивым, если конструкция при малых отклонениях стремится возвратиться к первоначальному равновесному деформированному состоянию

2.Какие виды форм равновесия конструкции рассматриваются в задачах устойчивости?

Особую роль при решении задач устойчивости играет критическое состояние равновесия конструкции. Им является такое граничное состояние равновесия нагруженной конструкции, при переходе через которое исходная форма равновесия конструкции из разряда устойчивых переходит в разряд неустойчивых.

3.Что такое критическое состояние равновесия конструкции?

такое граничное состояние равновесия нагруженной конструкции, при переходе через которое исходная форма равновесия конструкции из разряда устойчивых переходит в разряд неустойчивых.

4.Что называется критической нагрузкой?

Нагрузка, при которой достигается критическое состояние равновесия конструкции, называется критической нагрузкой

5.Что называется потерей устойчивости конструкции?

Утрата нагруженной конструкцией способности сохранять первоначальную форму равновесия и не возвращаться к ней при приложении малых возмущающих воздействий называется потерей устойчивости

6.Когда впервые возможна потеря устойчивости конструкции?

Потеря устойчивости впервые возможна в критическом состоянии и в зависимости от свойств конструкции может проявляться по-разному

7.Какие возможны случаи проявления неустойчивости конструкции (типы потерь устойчивости)?

Первый случай характеризуется появлением у нагруженной конструкции в критическом состоянии качественно новых смежных форм равновесия. Второй случай проявления неустойчивости характеризуется появлением у нагруженной конструкции в критическом состоянии качественно новых несмежных форм равновесия. Третий случай проявления неустойчивости характеризуется исчезновением у нагруженной конструкции в критическом состоянии устойчивых форм равновесия. Четвертый случай проявления неустойчивости характеризуется исчезновением у нагруженной конструкции в критическом состоянии любых форм равновесия, а при нагрузках, больших критических, конструкция вообще не может находиться в состоянии равновесия.

8.Какие существуют методы решения задач устойчивости строительных конструкций?

1) динамический метод;

2) статический метод;

3) энергетический метод

9.На чем основан динамический метод решения задач устойчивости строительных конструкций?

Он основан на изучении движения конструкции, возникающего в окрестности исходной формы равновесия после некоторого возмущающего воздействия

10.В чем заключается частотный критерий достижения конструкцией критического состояния?

свободные колебания нагруженной конструкции в окрестности исходной формы равновесия впервые не могут происходить в критическом состоянии

11.На чем основан статический метод решения задач устойчивости строительных конструкций?