3.Понятие о расчетной схеме

Расчетной схемой называют упрощенное, идеализированное изображение сооружения или конструкции, отражающее его (ее) основные свойства.

3.1 Идеализируется материал, из которого изготовлена конструкция .

Предполагается (как и в сопротивлении материалов), что материал идеально упруг, его свойства подчиняются закону Гука.

В специальных курсах используются и другие модели, описывающие другие физические свойства, как то неоднородность структуры, нелинейную упругость, пластичность, ползучесть и др.

3.2. Идеализируется геометрия

Остановимся лишь на основных типах расчетных схем, получивших наибольшее распространение в строительных конструкциях.

а)Балки и балочные системы ( простая балка – это брус работающий на изгиб).Основная их особенность состоит в том, что при действии на них только вертикальных нагрузок возникают одни лишь вертикальные опорные реакции. Кроме однопролетных балок и консолей различают многопролетные шарнирные балки (рис 1.3.а), многопролетные неразрезные балки (рис.1.3.b)

b)Арочные системы (арки и рамы). Основная особенность этих систем в том, что при действии только вертикальных нагрузок опорные реакции имеют как вертикальные так и горизонтальные составляющие. Различают:

трехшарнирные арки и рамы (рис.1.3.c)

двухшарнирные арки (рис.1.3.d)

безшарнирные арки (рис.1.3.e)

Рис.1.3

с) рамные системы (рамы) (рис.1.3.f)

d) фермы (1.3.g)

Здесь показаны лишь плоские расчетные схемы Они могут быть связаны между собой, образуя сложные плоские и пространственные стержневые системы.

Тонкостенные пространственные системы ( плиты, складки и оболочки) будут рассмотрены в курсе теории упругости.

1.3. Идеализируется работа опор.

Рассмотрим лишь самые распространенные в строительной практике схемы опирания:

Всякая опора накладывает на расчетную схему сооружения связи, препятствующие перемещениям по направлению, по которому эта связь наложена, или поворот.

а) Свободное опирание (рис.1.4а)

На стержневую систему накладывается лишь одна связь, запрещающая перемещение по своему направлению. В такой опоре возникает лишь одна опорная реакция.

b) Неподвижная шарнирная опора (рис1.4b)

При таком опирании возможен лишь поворот вокруг опоры, а линейные перемещения невозможны. Опорную реакцию, возникающую на этой опоре, для удобства расчета раскладывают на вертикальную (перпендикулярную плоскости опирания) и горизонтальную

составляющие.

c) Заделка, защемление, жесткое опирание (рис.1.4с)

Такая опора эквивалентна трем связям. На такой опоре возникают три

Рис1..4

опорные реакции: вертикальная и горизонтальная составляющие и момент.

3.4. Идеализируется нагрузка

Основные типы внешней нагрузки показаны на рис. 1.5 и хорошо известны из курса сопротивления материалов: сосредоточенные силы (а). распределенная нагрузка постоянной b) или переменной интенсивности (c), сосредоточенный момент (d).

Особый вид нагружения представляет собой динамическая нагрузка, переменная во времени. О ней подробнее будет рассказано в главе динамике сооружений (Пособие.ЧвстьII. [ ] ).

Кроме внешних нагрузок, напряженное состояние конструкции могут вызвать и другие внешние воздействия. Для строительных конструкций важнейшее значение имеют температурные воздействия и осадка опор.