10183

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

“Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет”

Б.Б.Лампси, Н.Ю.Трянина

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ СООРУЖЕНИЙ

Учебно-методическое пособие

Нижний Новгород ННГАСУ

2017

3

УДК 624.04(075)

Лампси Б.Б. Специальные вопросы теории сооружений [Электронный ресурс]: учеб.- метод.пос./ Б.Б.Лампси, Н.Ю.Трянина; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н.Новгород: ННГАСУ , 2017. – 78; ил. 66, электрон. опт. диск (CD-RW)

В пособии рассмотрены специальные вопросы теории сооружений, которые не затрагиваются в основном курсе строительной механики. Пособие содержит теоретические сведения и основные методы расчета плоских статически определимых стержневых систем на неподвижные и подвижные нагрузки. Даются рекомендации по самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Специальные вопросы теории сооружений». Указываются необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и практическим занятиям по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Промышленное и гражданское строительство.

©Б.Б.Лампси, Н.Ю.Трянина,2017

©ННГАСУ, 2017

5

Введение

Теория сооружений – это наука о способах статических и динамических расчетов сооружений на прочность, жесткость и устойчивость. Она использует методы теоретической механики, сопротивления материалов, теории упругости и пластичности. Применяемые методы расчета должны обеспечивать возможность проектирования конструкций, рациональных с точки зрения указанных расчетных требований и одновременно удовлетворяющие экономическим требованиям.

Согласно требованиям федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, студент должен:

знать:

–основные положения и расчетные методы, на которых базируется изучение специальных курсов всех строительных конструкций, машин и оборудования;

уметь:

–разрабатывать конструктивные решения простейших зданий и ограждающих конструкций, вести технические расчёты по современным нормам;

владеть:

–основными современными методами постановки, исследования и решения задач механики;

–навыками расчёта элементов строительных конструкций и сооружений на прочность, жёсткость и устойчивость.

Изучению курса специальные вопросы теории сооружений должно предшествовать усвоение курса строительной механики. В теории сооружений под расчетом сооружений обычно принято подразумевать расчет его основной части, а именно: определение внутренних усилий в элементах расчетной схемы (статические или динамические расчеты сооружения) и перемещений элементов и узлов.

Изучив курс строительной механики студент должен обладать знаниями, необходимыми для проектирования сооружений промышленного и гражданского строительства, уметь оценивать их прочность и надёжность, владеть современными методами расчетов, получившими большое развитие за последние годы в связи с внедрением в практику проектирования программных комплексов.

Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для студентов 4 курса ННГАСУ направления 08.03.01 Строительство, профиль Промышленное и гражданское строительство. В пособии даны ссылки на учебную литературу, необходимую для изучения данной темы. В качестве основного рекомендуется учебник [1]. В строительной механике большое значение имеет умение решать конкретные задачи, но сначала нужно изучить теорию, проработать изучаемую тему по учебнику, усвоить принципы решения избираемого класса задач, после этого используя рекомендованные пособия приступить к самостоятельному решению задач. Усвоение любого предмета достигается только в процессе самостоятельной работы.

Исходя из выделенного объема лекционных часов, в пособии изложены следующие темы курса:

1.Специальные вопросы расчета арочных конструкций

2.Пространственные статически определимые фермы

3.Специальные вопросы расчета балок

4.Вопросы расчета висячих конструкций

5.Расчет конструкций с учетом пластических свойств материала на основе метода предельного равновесия

6.Приближенные методы расчета сооружений

6

1. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ РАСЧЕТА АРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1.Расчет статически определимых трехшарнирных арок на подвижную нагрузку

Построение линий влияния в трехшарнирной арке статическим способом.

Линии влияния вертикальных составляющих опорных реакций VA и VB в трехшарнирных арках, рамах и арочных фермах совпадают с балочными линиями влияния RA и RB, так как имеют одинаковые аналитические выражения.

Линии влияния усилий в трехшарнирных арках статическим способом строятся на основании тех же формул, по которым определяются внутренние усилия в арках от внешней нагрузки:

нии «x» простой балки того же пролета, что и арка.

Из первой формулы следует, что имеет такой же вид, как и линия влияния изгибающего момента в сечении С простой балки, ординаты которой надо разделить на

(рис. 1.1а).

определяется второй формулой, из которой следует, что для построения надо из балочной линии влияния для сечения «X» вычесть (см. рис.1.1 , б), все ординаты которой умножены на постоянный множитель . Наложив эти линии влияния

Построение линий влияния в трехшарнирной арке методом нулевых точек

Для определения положения нулевой точки при построении лини влияния изгибающего момента в сечении, необходимо равнодействующую правых сил провести через шарниры В и С, а равнодействующую левых сил через шарнир А и изучаемое сечение. Пересекаясь, эти две прямые дадут положение нулевой точки или положение груза, при котором изгибающий момент в данном сечении будет равен нулю (рис.1.2).

Для определения положения нулевой точки при построении лини влияния поперечной силы в сечении, необходимо равнодействующую правых сил провести через шарниры В и С, а равнодействующую левых сил через шарнир А параллельно касательной, проведенной к изучаемому сечению. Пересекаясь, эти две прямые дадут положение нулевой точки или положение груза, при котором поперечная сила в данном сечении будет равен нулю.

Для определения положения нулевой точки при построении лини влияния продольной силы в сечении, необходимо равнодействующую правых сил провести через шарниры В и С, а равнодействующую левых сил через шарнир А параллельно нормали, проведенной в изучаемом сечении. Пересекаясь, эти две прямые дадут положение нулевой точки или положение груза, при котором продольная сила в данном сечении будет равен нулю.

7

Рис. 1.1

8

Рис. 1.2

9

1.2. Трехшарнирные арочные фермы

Трехшарнирной арочной фермой называют трехшарнирную статически определимую арку, у которой обе полуарки представляют собой фермы с поясами в виде ломаных многоугольников. Фермы соединяются друг с другом ключевым цилиндрическим шарниром и присоединяются к основанию цилиндрическими неподвижными опорами.

Трехшарнирные арочные фермы применяют как для несущих конструкций покрытий зданий, так и несущих конструкций мостовых переходов с ездой в разных уровнях (по верху, по низу, между поясами).

Пятовые и ключевой шарниры могут быть расположены как по оси одного из поясов, так и по оси фермы, т.е. по середине ее высоты. От положения шарниров зависит распределение усилий между поясами: большие усилия возникают в том поясе, который ближе расположен к оси шарнира (рис.1.3).

В зависимости от очертания поясов арочные фермы разделяют на :

- фермы с ломаным очертанием верхнего пояса;

- с прямым (горизонтальным) верхним поясом;

- с ломаными поясами, узлы которых лежат на параллельных кривых;

- с ломаными поясами, узлы которых лежат на непараллельных кривых.

Система решетки формируется, как правила, по двум основным типам: раскосная и треугольная (или треугольная с дополнительными стойками).

Определение реакций опор в трехшарнирных арочных фермах выполняется так же, как для трехшарнирных арок со сплошной стенкой.

Отличительной особенностью шар- нирно-стержневой фермы является лищь то, что в каждом ее стержне при узловой передачи нагрузки будет возникать только осевое усилие – растяжение или сжатие. Для определения усилий используются известные методы: метод сечений (трех моментных точек), метод вырезания узлов. При параллельных поясах для определения усилий в раскосах и стойках применяют способ проекций.