1313
.pdfе р и я в н у т р и в у з о в с к и х СибАДИм е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И
Министерство науки высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
« ибирский государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)» Кафедра «Строительные конструкции»
С.А. Макеев, . . лександров
ДИНАМИКА УСТОЙЧИВОСТЬ СООРУЖЕНИЙ
Методические указания для лабораторных работ
Омск ▪ 2019
УДК 624.011.1:624.011.78 ББК 38.55:38.56
М15
Согласно 436-ФЗ от 29.12-2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит.
Рецензент
канд. техн. наук, доц. О.В. Демиденко (СибАДИ)
СибАДИРабота утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве
методическ х указан й.
Макеев, Сергей Александрович.
М15 Д нам ка устойч вость сооружений [Электронный ресурс] : методические
указания для лабораторных ра от / С.А. Макеев, А.А. Александров. – (Серия внутривузовск х метод ческ х указаний Си АДИ). – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ,
2019. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: для автор зованных пользователей.
Содержат задан я порядок выполнения лабораторных работ по дисциплине «Динамика и устойчивость сооружений». Способствуют более глубокому усвоению основных теоретических положений курса и развитию навыков расчета строительных конструкций на прочность и жесткость.
Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Рекомендованы обучающимся очной формы обучения по специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений» специализацияи «Строительство высотных большепролетных зданий и сооружений».
Подготовлены на кафедре «Строительные конструкции».
Текстовое (символьное) издание (1 МБ)
Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader
Техническая подготовка В.С. Черкашина
Издание первое. Дата подписания к использованию 21.02.2019 Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5
РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2019
Лабораторнаяработа№ 1.
ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ КОЛЕБАНИЙ СИСТЕМ С ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ
Цель работы – Исследовать процесс колебания груза массой m, размещенного посередине шести метровой двухопорной балки с поперечным сече- Снием, составленным из двух прокатных двутавров; разработка системы гра-
ничных условий с реализацией алгоритмов интегрирования в среде Excel.
Исходные данные
динеИсследовать процесс колебания груза массой m, размещенного посерешест метровой двухопорной балки с поперечным сечением, составлен-
ным из двух прокатных двутавров № 20. Собственным весом балки пренебречь. Данная балка меет в середине пролета вычисленную ранее* податли-
вость δ11 = 0,000000611168бм/н.
А Д
1.Оттянуть груз вниз на 12 мм и проследить за Исоотношением скорости и перемещения в процессе движения.
2.Толкнуть груз вниз со скоростью 1 м/с и проследить за процессом колебаний. Рассмотреть другие варианты начальных условий.
3.Найти максимальные напряжения в балке.
4.Оценить влияние демпфирования на процесс колебаний
1.Бросить груз весом 2000 н с нулевой высоты. Найти коэффициент динамического усиления kд.
2.Подобрать коэффициент демпфирования при котором происходит полное апериодическое движение (отсутствие колебаний).
3.Бросить груз весом 2000 н с высоты 1,8 м. Найти коэффициент динамического усиления kд.
3
1.Найти статический прогиб балки при остановленном двигателе массой
2000 кг.
2.Найти амплитуду установившихся колебаний двигателя при скорости вращения вала 1500 об/мин и дисбалансе 50 кг.
3.Рассмотреть резонансные явления при различном демпфировании.
1.Найти статический прогиб балки при грузе 5 т.
2.Найти амплитуду установившихся колебаний груза при частоте верти-
кальных колебаний основания р = 2 Гц с амплитудой А0 = 5 мм по закону синуса.
СибАДИЛабораторнаяработа№ 2.
3. Рассмотреть резонансные явления при различном демпфировании.
Порядок выполнения
Алгор тм сследования колебаний одномассовых систем в табличном
процессоре MS Excel представлены в
учебном пособии «Решение задач дина http://bek.sibadi.org/fulltext/esd262.pdf
|
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 1 |
|
мики одномассовых с стем» |
. |
|
1. |
Паден е груза с высоты. Коэффициент динамического усиления. |
|
2. |
Анал т ческое ч сленные решения. Влияние демпфирования. |
|
3. |
Методы определен я демпфирования. |
|
4. |
Примеры решения задач в строительстве. Фазовая картина. |
|
5. |
Устойчивость стержневых систем. |
|
6. |
Вынужденные коле ания одномассовых систем с силовым и кинематиче- |
|
|
ским возбуждением. |
|
7. |
Резонанс. Напряжения в конструкциях при вынужденных колебаниях. |
|
8. |
Аналитическое решение для одномассовой системы. |
|
ЧИСЛЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТ И ФОРМ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ СТЕРЖНЕЙ. ИЗГИБ МНОГОПРОЛЕТНЫХ БАЛОК
Цель работы – получить навыки и умение моделировать однопролетные многопролетные стержневые системы с выполнением расчетов по определе-
нию частот собственных колебаний таких систем в ПК Л РА-САПР.
Исходные данные
Размеры элементов, размещение опор и величины нагрузок согласовать
спреподавателем (рис. 1, 2):
-Консольная балка загруженная на конце сосредоточенной и распределенной поперечной силой.
4
-Консольная балка загруженная на конце сосредоточенным изгибающим моментом.
-Двухопорная разрезная балка загруженная в середине пролета сосредоточенной поперечной силой.
-Многопролетная балка загруженная равномерно распределенной, неравномерно распределенной нагрузками.
Порядок выполнения
СибАДИАлгор тм решен я элементов строительных конструкций в режимах поперечный зг б в ПК ЛИРА-САПР с определением сечений из уловий прочности жесткости, определения частот собственных колебаний систем представлены в учебном пособ «Расчеты конструкций в ПК ЛИРА-САПР»
https://drive.google.com/open?id=1IORegmLkNXTERhSdF RjScjxzWfxzVXi https://drive.google.com/open?id=1hdENfpay418lj3LUZ fVD63KiSv7rzKb.
5
СибАДИ
Рис . 1 Поперечный изгиб статически определимые системы
6
Си б А Д И
Рис . 2 Поперечный изгиб статически неопределимые системы
7
|
|
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 2 |
|
1. |
Определение собственного веса балки для решения задач динамики. |
||
2. |
Задание граничных условий при различных закреплениях концов. |
||
3. |
Промежуточные опоры. |
||
4. |
|
колько частот и форм собственных колебаний имеет система с распре- |
|
|
деленной массой. |
||
С |
|
||
5. |
В каком виде получаются результаты частот собственных колебаний |
||
|
стержневой системы. |
||
6. |
Вл ян е демпф рования на амплитуду колебаний. |
||
ций |
|||
|
|
|
Лабораторныеработы№3, 4. |
|
|
ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ УЧЕТОМ ПУЛЬСАЦИИ ВЕТРА |
|
|
Цель работы – получить навыки и умение выполнять расчеты конструк- |
||
|
|
б |
|
с учетом пульсац ветра в ручном режиме пор СП 20 и в среде ПК ЛИРА- |
|||
САПР. |
|
|
|
|
Исходные данные |
||
|
|
|
А |
|
Ручной расчет конструкций с учетом пульсации ветра по СП 20 «На- |
грузки и воздействия» (рекламный щит на одной опоре, на двух опорах, рекламный щит на здании, высотная мачта, дымовая труба). Решение этих задач. Сравнение результатов ручного и численного решений в ЛИРА-САПР.
Порядок выполнения Д
Алгоритм решения конструкций с учетом пульсации ветра в ПК ЛИРАСАПР представлены в учебном пособии «Расчеты конструкций в ПК ЛИРА-
1.Техника моделирования сейсмического загруженияИ.
2.Задание граничных условий, распределенных и сосредоточенных масс.
3.Техника создания РСН и РСУ при сейсмическом воздействии.
4.Анализ результатов статических и динамических составляющих внутренних сил, перемещений и напряжений в элементах конструкции при сейсмическом загружении.
5.Влияние демпфирования на амплитуду колебаний.https://drivehttps://driveСАПР
8
Лабораторнаяработа№ 5.
ЧИСЛЕННОЕРЕШЕНИЕЗАДАЧПРОДОЛЬНОЙУСТОЙЧИВОСТИПРЯМЫХСТЕРЖНЕЙ. ПОДБОРСЕЧЕНИЙ. ВЛИЯНИЕТИПАОПОР. УПРУГИЕ ОПОРЫ. МЕСТНАЯПОТЕРЯУСТОЙЧИВОСТИ. РЕШЕНИЕВПК
Цель работы – получить навыки и умение моделировать задачи продольной устойчивости строительных конструкций с подбором сечения по СП 16.13330.2017 в среде ПК ЛИРА-САПР (ЛИРСТК).
|
|
Исходные данные |
|
|
|
|||
|
|
Вар ант схемы за |
(рис. 3) |
|||||
С |
|
|
|
|
||||
дачи |
||||||||
|
|
|
б |
|||||
|
|
|
|
|
А |
|||
|
|
|
|
|
|
Рис . 3 Вариант схемы стойки |
||
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
№ |
|
L, м |
|
с, тс/мм |
|
Сечение нижнего/верхнего |
|
|
1 |
|
3,0 |
|
5 |
|
вутавр № 14/10 |
|
|
2 |
|
4,0 |
|
150 |
|
Коробка из 2х швеллеров № 20/20 |
|
|
3 |
|
6,0 |
|
1 |
|
вутавр № 20/16 |
|
|
4 |
|
4,0 |
|
10 |
|
Коробка из швеллеров № 10/10 |
|
|
5 |
|
8,0 |
|
2 |
|
Двутавр № 16/16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
6 |
|
10,0 |
|
200 |
|
Двутавр № 18/14 |
|
|
7 |
|
12,0 |
|
5 |
|
Коробка из швеллеров № 24/20 |
|
|
8 |
|
8,0 |
|
3 |
|
Двутавр № 18/10 |
|
|
9 |
|
6,0 |
|
10 |
|
Коробка из швеллеров № 10/10 |
|
|
10 |
|
14,0 |
|
40 |
|
Два двутавра № 18/18 |
|
9
Порядок выполнения
Алгоритм задачи продольной устойчивости строительных конструкций с подбором сечения по СП 16.13330.2017 в среде ПК ЛИРА-САПР (ЛИРСТК) представлены в учебном пособии «Расчеты конструкций в ПК ЛИРА-САПР»
https://drive.google.com/open?id=1IORegmLkNXTERhSdF RjScjxzWfxzVXi |
|||
https://drive.google.com/open?id=1hdENfpay418lj3LUZ fVD63KiSv7rzKb. |
|||
|
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 5 |
||
устойчивость7. Что такое местная потеря устойчивости, редуцированные геометриче- |
|||
1. |
Кр т ческая с ла по Эйлеру. |
|
|
С2. Коэфф ц енты приведения длины. Физический смысл. |
|||
3. |
Расчет на |
по СНИП и СП, различия. |
|
4. |
Расчет по предельной ги кости. |
|
|
5. |
б |
|
|
Конструкт вные решения по увеличению критической силы колонн. |
|||
6. |
Устойч вость |
плоскости и из плоскости. |
|
|
ск е характер |
стики сечения. |
|
8. |
Как ПК представляет результаты расчета на общую продольную ус- |
||
|
А |
||
|
тойчивость, местную устойчивость. |
||
|
|
Лабораторнаяработа№6. |
|
|
|
Д |
|
ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ДВУХОПОРНОЙ ( КОНСОЛЬНОЙ) БАЛКИ |
|||
ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ ПОД |
ЕЙСТВИЕМ РАСПРЕДЕЛЕН- |
||
НОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ Н ГРУЗКИ. |
ВУТАВРОВАЯ БАЛКА |
Цель работы – получить навыки и умениеИмоделировать критические силы и формы потери устойчивости балок из плоскости в ПК Л РА-САПР.
Исходные данные
Двутавровая однопролетная балка по сортаменту проката пролетом 3, 6, 9 м с различными типами опор загруженная равномерно распределенной нагрузкой. Найти первые 3 критические нагрузки и соответствующие формы равновесия.
10