Лекция 1
Расчётная схема и кинематический анализ сооружения
Каждое сооружение состоит из множества различных элементов и деталей, которые принято делить на два основных вида: несущие и ограждающие. К несущим элементам относятся те элементы, которые воспринимают и передают на землю нагрузки от веса конструкции, веса технологического или какоголибо другого оборудования, а также от климатических воздействий (веса снега, действия температуры и т.п.).
Ограждающие элементы, например двери, окна, перегородки, навесные панели в каркасных зданиях и т. п., как правило, не принимают участия в передаче нагрузки на землю; они воспринимают только собственный вес, а также временные нагрузки, например от ветра, действующего в пределах площади соответствующего элемента. Поэтому при расчетах сооружений на прочность и жесткость принимается, что вес ограждающих конструкций передается на несущую конструкцию, схематическое изображение которой называется расчетной схемой. Проектировщик производит расчет системы, состоящей только из несущих элементов, указанных в расчетной схеме.
Различают несколько основных видов несущих элементов, входящих в расчетную схему: 1) стержни, длина которых l значительно превышает два других размера а и b (рис. 1.1, а); 2) пластины, у которых один размер d (толщина) значительно меньше двух других размеров а и b (рис. 1.1,б); 3) оболочки, которые отличаются от пластин тем, что они очерчены по криволинейной поверхности (рис. 1.1, в, г); 4) объемные тела, у которых все три генеральных размера примерно одного порядка, например блоки фундаментов, опоры мостов и т.п. (рис. 1.1, д).
Если в несущей конструкции содержатся только стержни, то она называется стержневой системой. На рис. 1.2, а показана плоская стержневая система
(ферма), у которой все стержни лежат в одной плоскости. В мостостроении часто применяются пространственные фермы, а в промышленных зданиях пространственные рамы. При строительстве многоэтажных жилых зданий применяются стержневые пространственные каркасные конструкции (рис. 1.2,б). В промышленных, спортивных, складских и других помещениях широкое применение находят пространственные стержневые блоки - структурные конструкции. На рис. 1.3 изображено структурное покрытие, примененное при строительстве складского помещения.
Число стержней в структурных конструкциях, а также в каркасах многоэтажных зданий исчисляется сотнями, а иногда тысячами, поэтому расчет таких систем производится с использованием компьютерных программ.
В жилищном строительстве большое распространение получили пространственные системы, состоящие из пластин (панельные здания) (рис. 1.5). Расчетные схемы для указанных типов конструкций существенно отличаются друг от друга.
При составлении расчетных схем необходимо учитывать способы соединения между собой элементов конструкции. Места соединения элементов называются узлами, которые могут отличаться различными конструктивными решениями. Так, например, в узлах могут быть сделаны шарниры, позволяющие свободно поворачиваться концевым сечениям стержней относительно друг друга. Моменты на концах стержней в этом случае равны нулю. При наличии сварных соединений в металлических конструкциях стержни, сходящиеся в узлах соединены жёстко, все стержни в узле поворачиваются совместно. Моменты в сечениях, принадлежащих узлам, не равны нулю. На рис. 1.6, а показана рама, у которой в узле 2 соединены жёстко, а в узле 5 – шарнирно. При деформации рамы, например от горизонтальной силы Р (рис. 1.6,б), приложенной в узле 2, углы между касательными к осям стержней остаются прямыми, а в узле 3 происходить взаимный поворот концов стержней и угол между осями стержней в узле изменяется.
На практике применяются упругоподатливые соединения элементов, в которых взаимный поворот двух соединенных между собой стержней изменяется пропорционально величине возникающего в этом узле изгибающего момента. Схематическое изображение такого соединения показано на рис. 1.7, а. Стержни 1 и 2 соединены с помощью идеального цилиндрического шарнира С и упругой пружины а — b. Угол взаимного поворота стержней определяется выражением j = КМ, где К - коэффициент податливости стыкового соединения. Если первоначальный угол между стержнями 1 и 2 равен b, а изменение
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.