 |
Опоры. Конструкции опор и их условные обозначения
|
|
|
|
ЛЕКЦИЯ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ
Главной целью строительной механики является разработка методов определения усилий в элементах конструкций для последующего анализа прочности этих элементов.
Анализ прочности, в свою очередь, связан с определением напряжений и составлением условий прочности. Если известны усилия в конструкции, то напряжения находятся сравнительно просто, для стержневых элементов они находятся по формулам сопротивления материалов. Анализ прочности по известным напряжениям рассмотрен в курсе сопротивления материалов.
Любая конструкция представляет собой совокупность элементов различных типов (стержней, оболочек, пластин, массивных тел), так или иначе соединенных между собой и подвергающихся различным воздействиям как во время возведения, так и во время эксплуатации.
В данном курсе рассматриваются стержневые конструкции и решаются задачи, связанные с определением усилий при действии статической нагрузки. Раздел строительной механики, связанный с подобными задачами, называется статикой сооружений.
Статическими называются такие нагрузки, которые возрастают от нуля до своего конечного значения постепенно и остаются постоянными в течение всего срока эксплуатации сооружения.
Слова «постепенно возрастающие» означают, что нагрузки растут настолько медленно, что в конструкции не возникают инерционные силы.
В качестве строительных сооружений используются неизменяемые и неподвижные конструкции.
Неизменяемыми называются такие конструкции, взаимные перемещения точек которых возможны только вследствие деформации элементов, в противном случае они являются изменяемыми.
|
|
|
Примеры неизменяемых конструкций приведены на рис.1.1.
Рис.1.1. Примеры неизменяемых конструкций
Примеры изменяемых конструкций приведены на рис.1.2.
Рис.1.2. Примеры изменяемых конструкций
Изменяемые конструкции чаще называют механизмами.
В широком смысле слова конструкцией можно назвать как изменяемую, так и неизменяемую систему. Однако в данном пособии это слово используется в более узком смысле — для обозначения неизменяемых систем, каковыми являются несущие конструкции различных объектов техники, а также строительные сооружения.
Неподвижность конструкции (неизменяемость относительно земли) обеспечивается опорными устройствами.
ОПОРЫ. КОНСТРУКЦИИ ОПОР И ИХ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Опорами будем называть кинематические связи, соединяющие конструкцию с неподвижным основанием. Опоры могут быть трех типов:
1) шарнирно-подвижные;
2) шарнирно-неподвижные;
3) защемляющие (заделки).
Не вдаваясь в подробности технической реализации опорных устройств, которые в различных областях техники могут быть разными, рассмотрим принципы их работы.
Шарнирно-подвижная опора пространственной конструкции схематично изображена на рис.1.3, а. Такая опора допускает поворот опираемой конструкции вокруг трех осей — x, y, z — и поступательные перемещения в направлении осей x и y.
Рис.1.3. Шарнирно-подвижная опора пространственной конструкции (а) и ее условное обозначение (б)
Иначе говоря, подвижная шарнирная опора пространственной конструкции ограничивает перемещение только в одном направлении — перпендикулярно опорной плоскости. Такую опору условно изображают, как показано на рис.1.3, б.
Шарнирно-неподвижную опору можно представить, как шар, входящий в сферические углубления, сделанные в основании и опираемом теле (рис.1.4, а). Такая опора допускает только повороты вокруг осей x, y, z. Она эквивалентна трем кинематическим связям. Условное обозначение шарнирной неподвижной опоры показано на рис.1.4, б.
|
|
|
а б
Рис.1.4. Шарнирно-неподвижная опора пространственной конструкции (а) и ее условное обозначение (б)
Если нижнее основание шарнирной опоры поставить на катки, то получится шарнирно-подвижная опора, допускающая поворот вокруг трех осей и перемещение в одном направлении. Такая опора и ее условное обозначение показаны на рис.1.5, а и 1.5, б, соответственно.
а б
Рис.1.5. Шарнирно-подвижная опора пространственной конструкции, допускающая перемещение:
А - в одном направлении; б-ее условное обозначение
Защемляющая опора имеет шесть кинематических связей — три линейных и три угловых, т.е. защемляющая опора препятствует перемещениям опираемого тела в направлении осей x, y, z и поворотам вокруг этих осей (рис.1.6).
Рис.1.6. Защемляющая опора
Опоры для плоских конструкций могут быть получены как частные случаи пространственных. Защемляющая опора плоской конструкции имеет три кинематических связи (рис.1.7,а), шарнирно-неподвижная — две (рис. 1.7,б), а шарнирно-подвижная — одну кинематическую связь (рис.1.7,в).
Рис.1.7. Опоры для плоских конструкций:
а – заделка, б - шарнирно-неподвижная, в – шарнирно-подвижная
Поскольку в качестве строительных сооружений можно использовать только неизменяемые и неподвижные системы, рассмотрим правила образования таких систем.
|
|
|
12 |
