Расчетная схема сооружения - Задачи и развитие строительной механики
Реальное сооружение представляет собой весьма сложный объект, поведение которого определяется практически бесконечным числом различных факторов. Одни из них являются основными, другие - второстепенное. Для описания поведения таких систем, для прогноза их состояния современная наука и техника использует понятие модели. В нашем случае речь пойдет не о модели конструкции, выполненной в отличном от реального масштабе, а о так называемой математической модели сооружения.
Естественно, что всякая математическая модель есть идеализация: реального сооружения.
Таким образом, расчетная схема сооружения - это его математическая модель, в которой схематизируется, упрощается физическое явление, заключающееся во взаимодействии сооружения с окружающей средой. Она получается путем выделения основных факторов, обуславливающих работу сооружения.
Выбор и обоснование расчетной схемы - задача чрезвычайно ответственная, сложная, требующая высоких профессиональных навыков, опыта, интуиции, в определенной мере - искусства.
Особенностью выбора расчетной схемы состоит диалектическая противоречивость задачи. С одной стороны естественно желание учесть в расчетной схеме как можно большее число факторов, определяющих работу сооружения, так как в таком случае модель становится близкой к реальному сооружению. В то же время стремление учесть множество факторов, среди которых есть и основные и второстепенные, перегружают математическую модель, она становится чрезмерно сложной, для ее решения потребуются большие затраты времени, применение приближенных методов, что в свою очередь может увести далеко от реальной картины. Актуальны и по сей день рекомендации С. П.Тимошенко в отношении процесса вычислений-, которые можно перенести и на выбор расчетной схемы: "...Можно считать заведомо неточно, а лишь приближенно. Нужно только точность вычислений согласовать с необходимой для приложений точностью результатов".
Рассмотрим простой, но достаточно яркий пример, иллюстрирующий этапы выбора расчетной схемы. Предположим, что надо рассчитать балку прямоугольного сечения (axb) пролетом l, шарнирно опертую по концам и загруженную равномерно распределенной нагрузкой p(рис.1.4).
Примем, что материал балки идеально упругий, т. е. следует закону Гука, а нагрузка p приложена к верхней грани.
Для удобства рассуждений отнесем балку к декартовой системе координат x, у, z. Подобная задача хорошо изучена в курсе сопротивления материалов. Попробуем рассмотреть ее решение с учетом высказанных соображений о расчетной' схеме.
В самом общем случае указанная задача является пространственной, т. е. трехмерной, так как напряженно-деформированное состояние ее определяется функциями трех координат. Из курса теории упругости известно, что напряженно-деформированное состояние пространственной задачи определяется шестью неизвестными функциями напряжений (три нормальных и три касательных), шестью неизвестными функциями деформаций (три линейных и три угловых), а также тремя перемещениями (вдоль осей x, у, z). Все неизвестные 15 функций связаны между собой 15 дифференциальными и 6 линейными алгебраическими уравнениями, представляющих вместе математическую модель пространственной задачи. Решение подобной математической модели точно невозможно, а приближенно - достаточно трудоемко. Ясно, что для инженерных приложений подобная расчетная схема неприемлема, имея в виду широкое распространение подобного типа конструкций.
Попробуем упростить расчетную схему, исходя из особенностей работы конструкции, т. е. путем выделения основных факторов. Так как длина балки существенно больше ее ширины, а нагрузка p по ширине балки не меняется, и продольные грани свободны от нагрузки, то все компоненты напряженно-деформированного состояния не зависят от координаты y, а нормальные и касательные напряжения в площадках, перпендикулярных этой оси, равны нулю. В результате задача становится двумерной, т. е. все неизвестные функции зависят только от двух координат x и z. Тогда число искомых функций сократится до 8: три напряжения, три деформации и два перемещения. Упростятся и граничные условия. Сформулированная таким, образом задача называется плоской и математически описывается тремя линейными алгебраическими уравнениями и 8 дифференциальными. Решение такой задачи также оказывается достаточно сложным.
Следующий шаг - сведение рассматриваемой задачи к одномерной. С этой целью, исходя из соотношений высоты балки и ее пролета, вводятся две гипотезы: строительный механика сооружение геометрический
- - гипотеза "ненадавленности", согласно которой нормальные и касательные напряжения по площадкам с нормалью z считаются равными нулю;. - гипотеза плоских сечений, согласно которой сечения, перпендикулярные оси x, при изгибе не искажаются, остаются плоскими и лишь поворачиваются, оставаясь нормальными к изогнутой оси балки.
Именно такая модель и используется в инженерных расчетах и вы хорошо знакомы с ней из курса сопротивления материалов. Ее достоверность и пределы применимости определяются из сравнения с более точным решением в рамках теории упругости и данными эксперимента.
Можно попытаться выделить следующие основные моменты процедуры выбора расчетной схемы:
- - идеализация свойств конструкционных материалов путем задания диаграммы деформирования, т. е. закона связи напряжений и деформации при нагружении; - схематизации геометрии конструкции, состоящая в представлении ее в виде набора одно - двух - и трехмерных элементов, тем или другим образом связанных между собой; - схематизация нагрузки, например, выделение сосредоточенной силы, распределенной и т. д.; - ограничение на величину возникающих в конструкции перемещений, например, по сравнению с размерами конструкции.
На практике широкое распространение получили стандартные расчетные схемы - стержни и системы из них, плиты, оболочки, массивы т. д.
Похожие статьи
-
Большое разнообразие сооружений, элементов конструкций привело к развитию специфических методов расчета, связанных с геометрией рассматриваемого объекта...
-
Введение - Задачи и развитие строительной механики
Строительная механика - наука о методах расчета сооружений на прочность, жесткость и устойчивость. В начальный период (до XIX в) строительная механика...
-
Заключение - Задачи и развитие строительной механики
Значительный вклад в становление и развитие строительной механики внесли Х. С.Головин (1844-1904) (расчет арок и кривых стержней методами теории...
-
Основные гипотезы в строительной механике - Задачи и развитие строительной механики
Объектом исследования в строительной механике является идеально упругое тело, наделенное следующими свойствами: - сплошности - тело, сплошное до...
-
Цель Инженерно-геологического изучения оснований промышленных, городских, транспортных и гидротехнических сооружений - Оценка деформируемости и сдвига...
-
Марки стали для строительных конструкций Выбор стали производиться по нормам созданных на основе конструктивного проектирования по вариантам и...
-
Подбор сечения главной балки Балки проектируют сварными из трех листов. I. Исходные данные: 1. Пролет балки L=18 м; 2. Шаг колонн l = 6 м; 3....
-
Строительный генеральный план на строительство завода разработан с учетом возведения основного производственного комплекса и ряда вспомогательных зданий...
-
Любая задача расчета имеет три стороны: статическую (или динамическую), геометрическую и физическую. Статическая (динамическая) сторона задачи...
-
Расчетная схема Расчетная схема балки Б1 с эпюрами внутренних усилий представлена (на Рис. 6). Учитывая малую величину распределенной нагрузки от...
-
Основными параметрами механических свойств грунтов , определяющими Несущую способность оснований и их деформации , являются Прочностные и деформационные...
-
Расчетная схема Колонна принята сечением bк?hк и высотой hэт. Колонны среднего ряда рассчитывают с учетом конструктивной схемы промышленного здания...
-
Введение - Задачи главных операторов аэропортов по содержанию и эксплуатации зданий и сооружений
В настоящее время воздушный транспорт превратился в крупную производственную отрасль. Для того чтобы обеспечить регулярность и безопасность такого...
-
Конструктивная схема рамы Ферма с параллельными поясами пролетом 24 м и высотой 2250мм Без светоаэрационного фонаря. Расчетная схема рамы Конструктивную...
-
Расчетная схема к определению несущей способности сваи Рис. 6. Расчетная схема к определению несущей способности сваи Определение несущей способности...
-
Введение - Основные виды и задачи календарного планирования в строительной организации
Базой для формирования основных видов задач календарного планирования является связь между обобщенными трудозатратами Q, обобщенными ресурсами Ri общей...
-
Расчетная схема Рисунок 5-Конструктиная схема второстепенной балки Рисунок 6-Расчетная схема второстепенной балки Нагрузка - постоянная нагрузка...
-
Бесперебойность работы водозабора зависит от места его расположения и конструкции сооружений, входящих в технологическую схему водозаборного узла. При...
-
Сбор нагрузок выполнен в таблице 1. Таблица 1 Нагрузка на 1м2 настила Вид нагрузки Нормативная нагрузка gн, т/м2 Коэффициент надежности по нагрузкегf...
-
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ - Экономическая эффективность строительства
Проектирование - это процесс взаимоувязанного комплекса работ коллектива специалистов, результатом которого является разработка проектно-сметной...
-
СГП - общий план строй площадки, на кот. наряду с сущ-щими и строящимися объектами показаны врем-ные здан., соор. и устр-ва, необх. для осущ-я стр-ва или...
-
История развития строительных материалов и конструкций
История развития строительных материалов и конструкций Чтобы уяснить сущность строительных материалов и конструкций, необходимо представить историю их...
-
Аэропорт - комплекс сооружений, включающий в себя аэродром, аэровокзал, другие сооружения, предназначенный для приема, технического обслуживания и...
-
Организация складского хозяйства включает: Разработку общей схемы и мест складского хозяйства, приемки, отпуска и учета материалов Выбор наиболее...
-
Оценка технического состояния - это установление степени повреждения и категорий технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений в...
-
При расчете остов здания смоделирован как каркасная система в монолитном исполнении с жесткими рамными узлами. Покрытие, перекрытия, лестничные марши,...
-
Тип монтажного крана определяется в зависимости от габаритов здания. Выбор монтажного крана по техническим параметрам начинают с уточнения следующих...
-
Строительный генеральный план - Подземное отдельно стоящее защитное сооружение
При разработке объектного стройгенплана на лист в первую очередь наносятся существующие здания, реконструируемые и проектируемые сооружения, существующие...
-
Формулирование главной цели и основных задач государственной политике в строительстве Основные задачи. Основными задачами государственного управления в...
-
Конструктивная и расчетная схема рамы здания Конструктивная схема здания состоит из железобетонной сегментной фермы пролетом 23,4 м с преднапряженными...
-
Центрально-сжатые колонны воспринимают вертикальную продольную силу, приложенную по оси колонны, поэтому все поперечное сечение колонны испытывает...
-
Этот расчет выполнять не следует, т. к. в п. 5.5 принято этажное сопряжение (если hопт, следует принять этажное сопряжение. У нас >hопт=118 см.) Расчет...
-
Строительные конструкции, Выбор фундаментов - Архитектура и строительство
Выбор фундаментов Проектирование оснований и фундаментов заключается в выборе основания, типа, конструкции и основных размеров фундамента в совместном...
-
Введение - Здания и сооружения
Здания и сооружения играют важную роль в жизни современного общества. Можно утверждать, что уровень цивилизации, развитие науки, культуры и производства...
-
Одной из ведущих отраслей народного хозяйства государства является строительство. Мерой развития строительства определяется развитие государства в целом....
-
Введение, Цели и задачи обследования - Обследование 4-этажного жилого дома
Исследование производственной среды и технического состояния строительных конструкций является самостоятельным направлением строительной деятельности....
-
Общественная среда как представитель средних уровней средовых структур. Факторы формирования, особенности организации. Разнообразие типологий Среда...
-
Определение расчетных усилий - Проектирование подкрановых конструкций
Подкрановые конструкции работают на действие подвижной нагрузки. Расчетные усилия (изгибающие моменты и поперечные силы) в подкрановых балках находятся...
-
Для определения эффективности экономической деятельности строительных фирм целесообразно обратиться к оптимизационным моделям. Концептуальной основой для...
-
Определение расчетных усилий Рассмотрим различные варианты положения крана на подкрановой балке для определения наиболее невыгодного загружения: -...
Расчетная схема сооружения - Задачи и развитие строительной механики