Строительная механика

Строительная механика –
наука, занимающаяся разработкой
принципов и методов расчёта
сооружений и конструкций,
представляющих собой системы,
состоящие из элементов различных типов
(стержневые, пластинчато-оболочечные, массивные)
на прочность, жёсткость и устойчивость
при статических и динамических воздействиях
с учётом требований
надёжности и экономичности.

С точки зрения строительной механики
под расчётом сооружения в целом
или его составляющих частей
(конструкций, конструктивных элементов)
понимается определение параметров
напряжённо-деформированного состояния –
силовых факторов и перемещений,
необходимых для оценки прочности,
жёсткости и устойчивости.

Цели и задачи изучения
курса строительной механики:
Освоение теоретических основ и прикладных методов расчёта
напряжённо-деформированного состояния сооружений и конструкций.
Формирование у обучаемых знаний и умений выполнять
расчёты сооружений на прочность, жёсткость и устойчивость,
в том числе с применением компьютерных средств.
Предмет строительной механики:
Теоретические основы и прикладные методы
расчёта напряжённо-деформированного состояния
сооружений и конструкций.
Объект строительной механики:
Напряжённо-деформированное состояние
инженерных сооружений и конструкций
различного назначения как систем элементов, совместно выполняющих функцию восприятия заданных воздействий.

СТРОИТЕЛЬНАЯ
механика
Стержневых Пластин Комбинированных систем и оболочек систем
Математика
Строительные
конструкции
ЖБК МК КДП
ОиФ
Строительные машины
Инженерные
системы зданий
и сооружений
Модель
специалиста
МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ
СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ
И ЕЁ РОЛЬ В ПОДГОТОВКЕ
СПЕЦИАЛИСТА
Физика
Теоретическая
механика
Системный
анализ
Информатика
и вычислительная
техника
Сопротивление
материалов
Теория упругости,
пластичности
и ползучести
Теория инженерных
сооружений

BURJ DUBAI H= 800 m
Empire Tower,
Abu Dahbi
(58 storey)

Wembley Stadium
Glasgow’s
Clyde Arc

Falkirk
Wheel

ЭТО ЕГО УПРОЩЁННОЕ, С СОБЛЮДЕНИЕМ
ОПРЕДЕЛЁННЫХ ПРАВИЛ, ИЗОБРАЖЕНИЕ,
В КОТОРОМ УЧТЕНО ЛИШЬ ТО,
ЧТО ВАЖНО С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ
МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ СООРУЖЕНИЯ,
И ИГНОРИРУЕТСЯ ВСЁ ВТОРОСТЕПЕННОЕ
И НЕСУЩЕСТВЕННОЕ.
РАСЧЁТНАЯ СХЕМА
СООРУЖЕНИЯ –

ИЗОБРАЖЕНИЕ НА РАСЧЁТНОЙ СХЕМЕ
ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СООРУЖЕНИЙ
l
l
b
h
b
h
h
l1
l2
l2
l1
h
О д н о м е р н ы е
(прямые и кривые стержни)
Д в у х м е р н ы е
(оболочки и пластинки)
Т р ё х м е р н ы е
(массивы)
Осевая линия
b, h << l
h << l1 , l2
Срединная поверхность
l
b
h
b ~ l ~ h

ИЗОБРАЖЕНИЕ НА РАСЧЁТНОЙ СХЕМЕ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ
Ж ё с т к о е
Шарнирное
(Упруго) податливое
ИЗОБРАЖЕНИЕ НА РАСЧЁТНОЙ СХЕМЕ ОПОРНЫХ УСТРОЙСТВ
Защемляющие опоры (заделки)
Шарнирные опоры
Неподвижная
защемляющая
опора
Подвижная
защемляющая
опора
(Упруго) податливая
защемляющая
опора
Неподвижная
шарнирная
опора
Подвижная
шарнирная
опора
(Упруго) податливая
шарнирная
опора

Классификация нагрузок
и воздействий
– по способу (месту)
приложения
– по характеру изменения
во времени
– по длительности
воздействия
сосредоточенные
распределённые
по линии
по поверхности
по объему
статические
динамические
ударные
вибрационные
другие
постоянные
временные
– по физической природе
силовые ( нагрузки )
кинематические ( смещения связей )
температурные ( тепловые )
другие ( электромагнитные,
биохимические и проч. )

Формирование расчётной
схемы сооружения (конструкции)

Башня
«Россия»

“BIRD’S NEST”
NATIONAL STADIUM, BEJING
330m x 270m x 45m

Классификация
расчётных схем сооружений
– по геометрическому признаку
(по типу элементов)
– по кинематической природе
– по расположению элементов
и направлению нагрузок
в пространстве
стержневые системы
пластинчато-оболочечные системы
массивы
комбинированные системы
плоские системы
пространственные системы
геометрически неизменяемые системы (ГНС)
геометрически изменяемые системы (ГИС)
мгновенно изменяемые системы (МИС)
– по признаку статической
определимости
или неопределимости
– по направлению
опорных реакций
статически определимые системы (СОС)
статически неопределимые системы (СНС)
распорные системы
безраспорные системы

Основные типы плоских стержневых систем
Балки
Рамы
Арки
Фермы
Комбинированные
системы

Системы
геометрически неизменяемые, изменяемые
и мгновенно изменяемые
Геометрически неизменяемая система (ГНС) –
это система, перемещения в которой могут возникать
только вследствие деформации её элементов.
Геометрически изменяемой
называется система (ГИС), в которой возможны
конечные перемещения без деформации элементов.
Мгновенно изменяемой
называется система (МИС), в которой
могут возникать бесконечно малые перемещения
без деформации её элементов.

Качественный (структурный) анализ –
это исследование структуры
расчётной схемы сооружения, заключающееся
в проверке правильности расположения связей, выявлении возможных дефектов соединения дисков и завершающееся определением кинематического качества (природы) системы (её геометрической неизменяемости, изменяемости или мгновенной изменяемости).

Дополнительные сведения,
вытекающие из структурного анализа
Практическая рекомендация по последовательности расчёта
статически определимой составной системы:
для определения реакций связей рассматривается равновесие частей,
начиная с самой второстепенной и заканчивая главной
(то есть в порядке, обратном последовательности синтеза).
Если в процессе синтеза системы на нескольких шагах (более одного) последовательно образуются геометрически неизменяемые системы,
то рассматриваемая система может квалифицироваться как составная, с выделением в ней главных и второстепенных частей.
Главной называется геометрически неизменяемая часть
составной системы, способная воспринимать любые воздействия
даже при отсутствии всех других частей.
Второстепенная часть составной системы – это часть, утрачивающая работоспособность вследствие возникновения
её геометрической или мгновенной изменяемости
при удалении других частей (всех или некоторых).
Второстепенные части могут образовывать иерархию по признаку
большей-меньшей второстепенности.
Самой второстепенной частью является та, которая неработоспособна
при отсутствии любой другой части системы.
Замечание: понятия составной системы, главной и второстепенной частей, а также соображения о последовательности расчёта не относятся непосредственно к кинематическому анализу ; принципиально важными они являются для статически определимых систем.