Строительная механика

Кафедра:  строительной механики
Специальность:  7.092101 "Промышленное и гражданское строительство"
Уровень:  Год подготовки: третий и четвертый. Семестр: 5, 6, 7. Лекции – 90 часов (36+36+18)
Программа подготовлена с использованием:  материалов, предоставленных доцентом кафедры теоретической и строительной механики Донбасского государственного технического университета Кирьязевым П.М.

Строительная механика

Вступление

Предмет изучения курса "Строительная механика" - кинематический анализ расчетных схем, методы расчета строительных конструкций и сооружений на прочность, жесткость и стойкость при статических и динамических нагрузках.

Цель - обеспечить в необходимом объеме теоретическими знаниями, методами и методикой выполнения расчетов конструкций и сооружений на прочность, жесткость и устойчивость при статических и динамических нагрузках.

Задача изучения дисциплины - знать и уметь использовать методы расчета напряжения, деформации, прочности, жесткости, стойкости отдельных элементов строительных конструкций и сооружений, и иметь навыки кинематического анализа расчетных схем, расчета строительных конструкций и сооружений на прочность, жесткость и стойкость при статических и динамических нагрузках.

Междисциплинарные связи:

после изучения дисциплин "Высшая математика", "Физика", "Архитектура", "Теоретическая механика", "Сопротивление материалов и основы теории упругости и пластичности";

предшествует изучению дисциплин "Металлические конструкции", "Железобетонные конструкции", "Конструкции из дерева и пластмасс", "Основания и фундаменты".


Программа

Лекционные занятия

Модуль 1. Кинематический анализ и расчет стержневых систем.

Тема 1. Введение. Кинематический и структурный анализ стержневых систем

Строительная механика и ее задачи. Связь со смежными дисциплинами. Расчет строительных сооружений на прочность, жесткость и устойчивость. Классификация сооружений и конструкций. Расчетные схемы, сопротивления.

Образование плоских стержневых систем. Кинематический анализ плоских стержневых систем. Структурный анализ плоских стержневых систем. Мгновенно изменяемые системы.

Анализ пространственных стержневых систем.

Тема 2. Основы статического расчета плоских и пространственных стержневых систем.

Виды усилий. Вычисление усилий. Построение епюр усилий. Правила знаков. Алгоритм расчета сложных стержневых систем статическим методом. Основы ПК ЛИРА-САПР для расчета стержневых конструкций.

Тема 3. Большепролетные шарнирно-консольные балки.

Тема 4. Трехшарнирные арки и рамы

Строительные свойства и сфера использования трехшарнирных арок и рам. Расчет на постоянные нагрузки. Методы задания расчетной схемы трехшарнирной арки, рамы в ПК ЛИРА-САПР.

Тема 5. Плоские статически определяемые фермы

Строительные свойства и сферы использования ферм. Структура ферм. Элементы ферм. Классификация ферм.

Вычисление усилий в стержнях ферм статическим методом. Расчет сложных ферм. Шпренгельни фермы. Особенности задания расчетной схемы фермы в ПК ЛИРА-САПР.

Тема 6. Комбинированные, висячие та вантовые системы

Виды комбинированных систем, сфера их применения. Расчет шпренгельной балки. Расчет вантовой фермы. Расчет висячего моста.

Модуль 2. Теория перемещений и основные энергетические теоремы.

Тема 7. Действительная и возможная работа внешних сил. Возможная работа внутренних усилий системы.

Тема 8. Обобщенные силы и перемещения.

Тема 9. Расчет перемещений в стержневых системах

Расчет перемещений методом Мора. Правило О.М. Верещагина. Формулы перемножения эпюр усилий по Верещагину.

Перемещение температурного происхождения и от неравномерного проседания опор.

Тема 10. Общие теоремы строительной механики

Теорема о взаимности работ. Теорема Максвелла о взаимности перемещений. Первая теорема Релея о взаимности реакций. Вторая теорема Релея о взаимности реакций и перемещений.

Тема 11. Потенциальная энергия деформации.

Тема 12. Теоремы Лагранжа и Кастилиано

Модуль 3. Расчет плоских стержневых систем методом перемещений.

Тема 13. Метод перемещений.

Идея метода перемещений. Основные зависимости метода перемещений для стержня постоянной жесткости. Основные неизвестные и степень кинематической неопределенности плоской стержневой системы.

Тема 14. Алгоритм расчета стержневых систем методом перемещений.

Каноничные уравнения метода перемещений. Определение основных неизвестных.

Вычисление усилий. Построение и проверка эпюр усилий. Расчет в программном комплексе ЛИРА-САПР. Сравнительный анализ результатов расчета.

Тема 15. Расчет стержневых систем методом перемещений на температурные действия и на неравномерное проседание опор.

Тема 16. Учет симметрии сооружений при решении задач методом перемещений.

Модуль 4. Расчет плоских стержневых систем методом сил.

Тема 17. Статически неопределимые системы. Особенности работы и расчетов.

Статически неопределимые системы. Степень статической неопределимости плоских стержневых систем. Свойства статически неопределимых систем. Методы расчета статически неопределимых систем.

Тема 18. Метод сил.

Основная система и основные неизвестные методу сил. Канонические уравнения метода сил. Алгоритм расчета методом сил. Вычисление и проверка коэффициентов и свободных членов канонических уравнений. Построение и проверка эпюр усилий. Вычисление перемещений в статически неопределимых системах.

Особенности расчетов методом сил статически неопределимых ферм, арок, комбинированных систем.

Тема 19. Вычисление перемещений в статически неопределимых системах. Контроль правильности епюр.

Тема 20. Расчет стержневых систем методом сил на изменение температуры и перемещения опорных связей.

Тема 21. Матричные алгоритмы расчетов методом сил.

Модуль 5 Основы динамики стержневых систем.

Тема 22. Основы динамики сооружений.

Основные понятия и допуски динамики стержневых систем. Виды и характеристики колебаний систем. Виды динамических нагрузок. Степени вольности масс, которые колеблются. Методы составления уравнений движения. Построение линий влияния в ПК ЛИРА-САПР.

Тема 23. Собственные колебания систем с одной степенью свободы.

Влияние вязкого сопротивления системы на параметры собственных колебаний.

Тема 24. Вынужденные колебания систем с одной степенью свободы.

Влияние вязкого сопротивления системы на динамические перемещения массы при вынужденных колебаниях. Периодическая постоянная во времени нагрузка.

Тема 25. Собственные колебания упругих систем со многими степенями свободы сосредоточенных масс.

Тема 26. Спектр частот и форм собственных колебаний. Теорема ортогональности собственных форм колебаний.

Тема 27. Вынужденные колебания упругих систем со многими степенями свободы сосредоточенных масс.

Тема 28. Собственные и вынужденные колебания стержней с равномерно распределенной массой. Метод начальных параметров.

Тема 29. Основные зависимости метода перемещений для прямолинейного стержня с распределенной массой.

Тема 30. Динамический расчет рам методом перемещений с учетом собственного веса элементов (собственные колебания).

Тема 31. Динамический расчет рам методом перемещений с учетом собственного веса элементов (вынужденные колебания). Задание динамических нагрузок в ПК ЛИРА-САПР. Тестовый расчет рам на динамические нагрузки.

Модуль 6. Устойчивость стержневых систем.

Тема 32. Основные зависимости метода перемещений для прямолинейного стержня постоянной жесткости при продольном изгибе.

Тема 33. Расчет на прочность рам методом перемещений по деформированной схеме.

Тема 34. Основные предположения в расчетах на устойчивость. Расчетные схемы рам на устойчивость. Уравнение равновесия.

Тема 35. Определение критической силы и формы потери устойчивости.

Гибкость и коэффициент продольного изгиба сжатых стержней.

Тема 36. Устойчивость решетчатых стержней

Тема 37. Устойчивость арок.

Тема 38. Устойчивость балок при изгибе

Тема 39. Устойчивость пластин

Тема 40. Расчеты на устойчивость в программном комплексе ЛИРА-САПР. Решение тестовых задач. Сравнительный анализ результатов расчета.

Модуль 7. Расчет плоских стержневых систем на подвижную нагрузку.

Тема 41. Расчет стержневых систем на подвижную нагрузку.

Тема 42. Линии влияния. Методы построения линий влияния.

Тема 43. Линии влияния в балках, фермах, распорных системах

Тема 44. Линии влияния в статически неопределяемых системах

Тема 45. Использование линий влияния в расчетах на неподвижную нагрузку.

Тема 46. Использование линий влияния в расчетах на подвижную нагрузку.

Тема 47. Вычисление максимальных усилий по линиям влияния от временных нагрузок.

Построение линий влияния в ПК ЛИРА-САПР.

Тема 48. Понятие об огибающих Эпюрах усилий. Построение огибающих эпюр в программном комплексе ЛИРА-САПР. Понятие «Расчетные сочетания усилий» (РСУ), «Расчетные сочетания нагрузок» (РСН)


Практические занятия

Модуль 1. Кинематический анализ и расчет стержневых систем.

Тема 1. Кинематический анализ стержневых систем. Решение тестовых задач в ПК ЛИРА-САПР.

Тема 2. Структурный анализ стержневых систем

Тема 3. Многопролетные шарнирно-консольные балки.

Тема 4. Трехшарнирные арки и рамы

Тема 5. Плоские статически определимые фермы

Тема 6. Комбинированные, висячие та вантовые системы.

Модуль 2. Теория перемещений и основные энергетические теоремы.

Тема 7. Расчет перемещений в стержневых системах методом Мора

Тема 8. Расчет перемещений от нагрузки методом Мора с использованием правила О.М.Верещагина в балках и рамах.

Тема 9. Расчет перемещений в фермах. Расчет ферм в ПК ЛИРА-САПР.

Тема 10. Расчет перемещений в комбинированных системах.

Тема 11. Перемещения температурного происхождения.

Тема 12. Перемещения от неравномерного проседания опор.

Модуль 3. Расчет плоских стержневых систем методом перемещений.

Тема 13. Метод перемещений: основные неизвестные и степень кинематической неопределенности плоской стержневой системы.

Тема 14. Метод перемещений: Каноничные уравнения метода перемещений. Определение основных неизвестных.

Тема 15.Метод перемещений: Вычисление усилий. Построение эпюр усилий. Проверка эпюр усилий. Решение тестовых задач в ПК ЛИРА-САПР.

Тема 16. Расчет стержневых систем методом перемещений на температурные воздействия и на неравномерное проседание опор.

Модуль 4. Расчет плоских стержневых систем методом сил.

Тема 17. Метод сил: Статически неопределимые системы. Степень статической неопределимости плоских стержневых систем. Свойства статически неопределимых систем. Методы расчета статически неопределимых систем. Основные неизвестные. Определения степени статической неопределимости, выбор рациональных основных систем.

Тема 18. Метод сил: Канонические уравнения метода сил. Вычисление и проверка коэффициентов и свободных членов канонические уравнений. Построение и проверка эпюр усилий.

Тема 19. Вычисление перемещений в статически неопределимых системах.

Тема 20. Расчет стержневых систем методом сил на изменение температуры .

Тема 21. Расчет стержневых систем методом сил на перемещение опорных связей.

Модуль 5. Основы динамики стержневых систем.

Тема 22.Методы составления уравнений движения систем с одной степенью свободы.

Тема 23. Собственные колебания систем с одной степенью свободы.

Тема 24. Вынужденные колебания систем с одной степенью свободы

Тема 25. Собственные колебания упругих систем со многими степенями свободы сосредоточенных масс.

Тема 26. Спектр частот и форм собственных колебаний. Теорема ортогональности собственных форм колебаний.

Тема 27. Вынужденные колебания упругих систем со многими степенями свободы сосредоточенных масс.

Тема 28. Собственные и вынужденные колебания стержней с равномерно распределенной массой. Метод начальных параметров.

Тема 29. Основные зависимости метода перемещений для прямолинейного стержня с распределенной массой.

Тема 30. Динамический расчет рам методом перемещений с учетом собственного веса элементов (собственные колебания).

Тема 31. Динамический расчет рам методом перемещений с учетом собственного веса элементов (вынужденные колебания).

Решение тестовых задач в ПК ЛИРА-САПР.

Модуль 6. Устойчивость стержневых систем.

Тема 32. Расчет устойчивости прямолинейных стержней методом начальных параметров.

Тема 33. Расчет на прочность прямолинейных стержней методом начальных параметров.

Тема 34. Расчетные схемы рам на устойчивость. Уравнение равновесия. Уравнение устойчивости.

Тема 35. Определение критической силы и формы потери устойчивости. Гибкость и коэффициент продольного изгиба сжатых стержней.

Тема 36. Устойчивость решетчатых стержней

Тема 37. Устойчивость арок.

Тема 38. Устойчивость балок при изгибе

Тема 39. Устойчивость пластин

Тема 40. Расчеты на устойчивость в программном комплексе ЛИРА-САПР.

Модуль 7. Расчет плоских стержневых систем на подвижную нагрузку.

Тема 41. Построение линий влияния статическим методом.

Тема 42. Построение линий влияния кинематическим методом.

Тема 43. Линии влияния в балках, фермах, распорных системах

Тема 44. Линии влияния в статически неопределимых системах

Тема 45. Использование линий влияния в расчетах на неподвижную нагрузку.

Тема 46. Использование линий влияния в расчетах на подвижную нагрузку.

Тема 47. Вычисление максимальных усилий по линиям влияния от временных нагрузок.

Тема 48. Построение обводных и объемлющих эпюр усилий.

Построение линий влияний в ПК ЛИРА-САПР. Решение тестовых задач. Сравнительный анализ полученных результатов.

Самостоятельная работа

Модуль 1.

1. Проработка раздела:

"Кинематический анализ и расчет стержневых систем".

2. Выполнение и защита индивидуального задания на тему:

"Вычисление усилий и построение эпюр в статически определимых системах".

3. Контрольная работа на тему:

"Вычисление усилий и построение эпюр в статически определимых системах".

Модуль 2.

1. Проработка раздела:

"Теория перемещений и основные энергетические теоремы".

2. Выполнение и защита индивидуального задания на тему:

" Расчет перемещений в стержневых системах методом Мора."

3. Контрольная работа на тему:

" Расчет перемещений в стержневых системах методом Мора."

Модуль 3.

1. Проработка раздела:

"Расчет плоских стержневых систем методом перемещений".

2. Выполнение и защита индивидуального задания на тему:

" Расчет стержневых систем методом перемещений."

3. Контрольная работа на тему:

" Расчет стержневых систем методом перемещений."

Модуль 4

1. Проработка раздела:

"Расчет плоских стержневых систем методом сил".

2. Выполнение и защита индивидуального задания на тему:

" Расчет стержневых систем методом сил."

3. Контрольная работа на тему:

" Расчет стержневых систем методом сил."

Модуль 5

1. Проработка раздела:

"Основы динамики стержневых систем".

2. Выполнение и защита индивидуального задания на тему:

" Собственные и вынужденные колебания систем с несколькими степенями вольности."

3. Контрольная работа на тему:

" Собственные и вынужденные колебания систем с несколькими степенями вольности."

Модуль 6

1. Проработка раздела:

"Устойчивость стержневых систем".

2. Выполнение и защита индивидуального задания на тему:

" Расчеты устойчивости конструкций"

3. Контрольная работа на тему:

" Расчеты устойчивость конструкций"

Модуль 7

1. Проработка раздела:

"Расчет плоских стержневых систем на подвижную нагрузку".

2. Выполнение и защита индивидуального задания на тему:

"Расчет плоских стержневых систем на подвижную нагрузку".

3. Контрольная работа на тему:

"Расчет плоских стержневых систем на подвижную нагрузку".

Все индивидуальные задания выполняются ручным способом и в программном комплексе ЛИРА-САПР. Выполняется сравнение и анализ сходимости результатов расчета

Рекомендуемая литература:

1. Смирнов А.Ф., Александров А.В., Лащенников Б.Я., Шапошников Н.Н. Строительная механика. Стержневые системы. - Г.: Стройиздат, 1981.

2. Смирнов А.Ф., Александров А.В., Лащенников Б.Я., Шапошников Н.Н. Строительная механика. - Г.: Стройиздат, 1984.

3. Городецкий А.С., Евзеров И.Д., Стрелец-Стрелецкий Е.Б. и др. Метод конечных элементов: теория и численная реализация. Программный комплекс «Лира-WINDOWS». К.: " ФАКТ ", 1996.

4. Программный комплекс «Лира». Руководство пользователя.М-К.: " ФАКТ ", 2003.

5. Зенкевич О.К. Метод конечных элементов. Г.: Мир, 1975.

6. А.С.Городецкий, И.Д. Евзеров Компьютерные модели конструкций (Издание второе дополненное) Киев: издательство "Факт", 2007. - 394 с.

7. Стрелец-Стрелецкий Е.Б., Боговис В.Е., Гензерский Ю.В., Гераймович Ю.Д., Марченко Д.В., Титок В.П. ЛИРА 9.4. Руководство пользователя. ОСНОВЫ. Учебное пособие. Киев: издательство «ФАКТ», 2008. – 164 с.

8. В.Е.Боговис, Ю.В.Гензерский, Ю.Д. Гераймович, А.Н.Куценко, Д.В.Марченко, Д.В.Медведенко, Я.Е.Слободян, В.П.Титок ЛИРА 9.4. Примеры расчета и проектирования. Учебное пособие. Киев: издательство "Факт", 2008. - 280 с.


Возврат к списку



© 2010 «AcademicSET»,
Копирование материалов разрешено при условии размещении прямой текстовой ссылки на сайт.

тел./факс:
(044) 590-58-91 (многокан.)
(050) 356-89-69
форма обратной связи