 |
Примеры гравитационной нагрузки и представьте предельное сост-е такой нагрузки
|
|
|
|
Предмет и задачи теории сооружений (строит. механики)
Сохранение эксплуатационных качеств зданий и сооружений без разрушений называют прочностью; без потери начального положения и формы - жесткостью, устойчивостью; в течение длительного времени - долговечностью. Теория сооружений - строительная механика - вырабатывает методы оценки качественных характеристик количественными критериями.
Строит. мех. – наука, которая занимается разработкой общих принципов расчетов сооружения на прочность, жесткость и устойчивость.
Теория сооруж-й – наука, занимающ-ся общими принципами постр-я расчета несущих конструкций соор-я.
Что составляет основу концепции сил в оценке прочности соор-й
Концепция сил построена на идеализации материала (вещества), из которого выполнены сооружения и среда, в которой они эксплуатируются. Предполагается, что они состоят из совокупности абсолютно неразрушимых плотно прилегающих друг к другу частиц - материальных точек (объектов), соединенных между собой механическими связями. Механические связи отличаются от любых других связей тем, что через них осуществляется взаимодействие материальных точек, количественно измеряемое особой физической величиной - силой (напряжением). Эти связи могут изменять свою длину и разрушаться (разрываться).
Те связи, разрыв которых приводит к разрушению сооружения, называют внутренними. Это связи внутри самого сооружения - в его элементах и в соединениях. В рабочем состоянии они разрушаться не должны, а чтобы сооружение сохраняло форму и возвращалось к ней после вынужденного отклонения, они не должны терять и упругих свойств. Эти и другие условия сохранения свойств внутренних связей должны отражать критерии прочности.
|
|
|
Удлинения и силы (напряжения) во внутренних связях зависят от воздействий среды. Воздействия изменяют длину связей между сооружением и средой и могут быть представлены силами (напряжениями) в этих внешних по отношению к сооружению связях. Такие силы называют нагрузкой. Хар-ка рабочего сост-я не должна превышать хар-ки предельного сост-я. Следовательно, неравенство
R рабочее £ R предельное, (1.1)
в левой части которого находится количественная характеристика связей рабочего состояния, а в правой - соответствующая их характеристика в предельном состоянии, является критерием сохранения эксплуатационных качеств сооружений или критерием прочности (рис.1.2).
Представьте наглядно сх. оценки прочности по нагрузке, усилиям и напряжениям.
Наиболее распространенная схема расчета по получению характеристик рабочего состояния включает два основных этапа (рис. 1.2):
- вычисление сил взаимодействия, передаваемых внешними связями, то есть нагрузки (внешних сил);
- вычисление через нагрузку усилий (напряжений) во внутренних связях самого сооружения (внутренних сил).
В большинстве строительных конструкций (нитях, вантах, мембранах, тентах, стержневых системах, плитах, оболочках) второй этап расчета обычно выполняется в два приема. Вначале вычисляются интегральные характеристики напряжений в связях - усилия, а затем через полученные усилия - сами напряжения.
Нагрузка при действии температуры, осадки опор, неточности изготовления деталей, не определяется, а сразу находятся внутренние усилия и напряжения.
Каковы основные практические задачи теории соор-й
Проверка прочности по нагрузке дает ответ только на вопрос о возможности (или невозможности) эксплуатации заданного сооружения в заданной среде, но не показывает, как и где может произойти разрушение, какие места сооружения наиболее слабы.
|
|
|
При сравнении по усилиям можно найти опасные сечения, установить, что влияет на величины усилий в этих сечениях и во многих случаях, изучив поведение сооружения при изменении его параметров, найти пути изменения усилий и их распределения, то есть определить способы управления (регулирования) работой конструкции.
Сравнение напряжений позволяет изучить зависимость поведения сооружения не только от внешней нагрузки и внешних связей, но и от формы и размеров сечения, его ориентации в пространстве. Кроме того, это сравнение во многих случаях может служить основой для составления банка предельных характеристик по нагрузке и усилиям.
На основе критериев прочности решается целый ряд важнейших практических задач. Если задано, например, сооружение и воздействие среды, задан материал с известными прочностными характеристиками, то оценить прочность сооружения можно, по выполнению (или невыполнению) критерия (1.1). Если критерий выполняется, то сооружение прочное, если нет - применение этого сооружения опасно.
Можно решить задачи по определению параметров опорной базы. Например, задачу о размерах несущих элементов: задана схема сооружения, воздействие, материал; необходимо найти размеры элементов (поперечное сечение, толщину).
Что наз-ся нагрузкой действующей на соор-е и какие виды нагрузки
В соответствии с концепцией сил мы должны выделить сооружение, удалить внешние по отношению к нему связи и заменить их силами. Ту часть пространства, которая при этом удаляется, т. е. все, кроме самого сооружения или его элемента, называют средой. К среде будем относить и собственный вес сооружения. После удаления среды мы получаем сооружение в пустоте, к которому приложены силы в отброшенных связях между средой и сооружением. Такие силы носят название нагрузки.
Кроме упомянутой тяжести или гравитационной среды на сооружение воздействуют другие среды. Динамическая среда - от действия машин, механизмов, сейсмических движений. Температурная, усадочная среды. Среды со специфическими физико-механическими свойствами вязкости, ползучести, пластичности (ледовая, жидкая, газообразная, сыпучая и другие).
|
|
|
Нагрузки рабочего состояния - это максимальные из всех нагрузок, соответствующих возможным воздействиям среды. Обычно они подсчитываются суммированием максимально возможных нагрузок от каждого воздействия в отдельности. Нагрузка зависит от состояния конкретной среды и характеристик сооружения, изменяющихся при ее действии.
Если нагрузка не является собственным весом сооружения или инерцией, то она передается через поверхность контакта среды и сооружения. Такую нагрузку называют поверхностной (распределенной по поверхности). Мы разберем такие поверхностные нагрузки, как давление однородной и слоистой гравитационной среды на горизонтальную поверхность - гравитационную нагрузку. давление несвязной среды на ограждения (давление сыпучих тел, гидростатическое давление) - боковую нагрузку. давление движущихся сред (воды, воздуха) - аэрогидродинамическую нагрузку.
Примеры гравитационной нагрузки и представьте предельное сост-е такой нагрузки
гравитационная нагрузка - самый распространенный вид нагрузки. Она обусловлена силой тяжести и определяется весом самих несущих и ограждающих конструкций, весом оборудования, людей, складируемых материалов и других объектов. Для большинства сооружений эта нагрузка является определяющей.
Анализ возможного разрушения сооружений или отдельных его элементов дал возможность построить представление о предельном состоянии гравитационной среды. Если, например, уложить слой кирпичей на плиту перекрытия без перевязки швов (столбиками) (рис.2.1) и удалить часть плиты под столбиком, то столбик лишится опоры и упадет, т. е. каждый столбик в отдельности передает свое давление плите только в определенном месте. Мысленно можно представить, что с уменьшением размеров кирпичиков давление от каждого столбика в пределе будет передаваться в точке. Причем это давление будет наибольшим. Если же столбики связать между собой по горизонтали перевязкой и проделать ту же операцию по удалению части плиты под столбиком, то он упадет не весь, то есть давление уменьшится. Следовательно, объективно складывается представление о разрушении гравитационной среды, дающей максимальное давление. Она представляется как совокупность бесконечно малых в поперечном сечении столбиков, не связанных между собой по горизонтали (свободно перемещающихся друг относительно друга). Существуют только вертикальные (вернее, по направлению силы тяжести) связи, усилия в которых также вертикальные. Для наглядности разрушенная гравитационная среда часто представляется сыпучим несвязным и без внутреннего трения веществом - сухим окатанным песком, зерном, дробью и другими подобными средами, которые наделяются способностью сохранять форму объекта, создающего гравитационную нагрузку. Но лучше ее представлять системой кирпичных столбиков, уложенных без перевязки.
|
|
|
|
|
|
