Програма та Методичні вказівки до тем курсу

Методичні вказівки

та контрольні завдання з дисципліни

«Будівельна механіка»

для студентів усіх форм навчання.

Напрям підготовки – 6.060101 «Будівництво»

Освітньо-кваліфікаційний рівень – «Бакалавр»

Частина 1

(статично визначувані системи)

 

 

Полтава 2011

Методичні вказівки та контрольні завдання з дисципліни «Будівельна механіка» для студентів усіх форм навчання. Напрям підготовки – 6.060101 «Будівництво». Освітньо-кваліфікаційний рівень – «Бакалавр». Частина 1 (статично визначувані системи) / Полтава: ПолтНТУ, 2011.– 43 с.

 

 

Укладачі:

О.А. Шкурупій, кандидат технічних наук, доцент; В.О. Северин, кандидат технічних наук, доцент; А.М.Пащенко, кандидат технічних наук, доцент; Л.В.Карабаш, кандидат технічних наук, асистент

 

Відповідальний за випуск - завідувач кафедри будівельної механіки О.А. Шкурупій, кандидат технічних наук, доцент

 

Рецензент:

Завідувач кафедри архітектури та міського будівництва, доктор технічних наук, професор О.В. Семко

 

 

Затверджено науково-методичною

радою університету

від 25.10.2011 р., протокол № 2

 

Авторська редакція

58.12.04.02

 

ЗМІСТ

 

1 ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ.. 4

2 ПРОГРАМА ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ТЕМ КУРСУ.. 4

2.1 Вступ. 4

2.2 Розрахункова схема конструкції, будівлі (споруди) 5

2.3 Кінематичний аналіз розрахункових схем. 6

3 СТАТИЧНО ВИЗНАЧУВАНІ СТЕРЖНЕВІ СИСТЕМИ.. 7

3.1 Методи визначення зусиль від нерухомого статичного навантаження. 7

3.2 Методи визначення зусиль від рухомого навантаження. 8

3.3 Тришарнірні системи. 9

3.4 Розрахунок статично визначуваних ферм. 10

3.5 Визначення переміщень в статично визначуваних системах. 12

4 ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ.. 13

4.1 Зміст курсової роботи. 13

4.2 Методичні вказівки до виконання курсової роботи. 15

ЛІТЕРАТУРА.. 21

ДОДАТОК.. 22

Розрахункові схеми та таблиці вихідних даних до виконання курсової роботи. 22

 

ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

Будівельна механіка - це наука про принципи й методи розрахунку будівель і споруд на міцність, жорсткість та стійкість. Вона є основою для підготовки інженера-будівельника і відчиняє йому двері в світ проектування будівель і споруд.

Якісне й економічне проектування та зведення будівель і споруд можливе лише тоді, коли інженер-будівельник буде мати добру теоретичну та практичну підготовку з будівельної механіки.

Будівельна механіка для студентів будівельних спеціальностей є однією з основних, базових дисциплін.

Методичні вказівки розроблені відповідно до навчальної програми з дисципліни «Будівельна механіка» для студентів усіх форм навчання з напряму підготовки – 6.060101 «Будівництво» за освітньо-кваліфікаційним рівнем – «Бакалавр».

Основна форма вивчення курсу будівельної механіки для студентів – це самостійна робота з навчально-методичною та нормативною літературою та індивідуальна робота при виконанні курсових і розрахунково-графічних робіт.

Вивчення курсу будівельної механіки потрібно розпочинати з вивчення теорії у підручниках, посібниках, конспектах лекцій та методичних вказівках. Після цього рекомендується розпочати розв’язання задач, які наведені у підручниках та посібниках, і лише тоді виконувати індивідуальні завдання (курсову або розрахунково-графічну роботу).

Основні розділи курсу будівельної механіки викладаються студентам на лекціях і практичних заняттях, на яких роз’яснюються та доповнюються основні положення, що вивчаються.

ПРОГРАМА ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ТЕМ КУРСУ

Вступ

Література: [1] с. 5-6; [2] с. 7-13; [3] с. 3; [4] с. 4-9; [5] с. 3-7, 17-20;
[6] с. 8-19

Основні поняття та ключові слова розділу: будівельна механіка та її основні принципи; історичний огляд і значення курсу будівельної механіки при розв’язанні задач, пов’язаних із розрахунками будівельних конструкцій, будівель і споруд; задачі та методи будівельної механіки як науки про розрахунки будівельних конструкцій, будівель та споруд на міцність, жорсткість, стійкість та надійність.

Вказівки. Починаючи вивчення курсу будівельної механіки, студент повинен ознайомитись із загальними задачами зазначеної науки. Необхідно повторити відповідні розділи з дисциплін «Теоретична механіка», «Опір матеріалів», що стосуються таких понять, як міцність, жорсткість та стійкість.

Студенту необхідно знати, що основні методи визначення внутрішніх зусиль, які вивчалися в курсах теоретичної механіки та опору матеріалів, використовуються і в будівельній механіці.

Питання для самоконтролю:

1 Що називається будівельною механікою?

2 Мета та задачі будівельної механіки?

3 Методи будівельної механіки?

4 Які дисципліни передують вивченню курсу будівельної механіки?

5 Які дисципліни забезпечує будівельна механіка?

6 Які вчені внесли значний вклад у розвиток будівельної механіки?

СТАТИЧНО ВИЗНАЧУВАНІ СТЕРЖНЕВІ СИСТЕМИ

Тришарнірні системи

Література: [1] с. 182-200; [2] с. 70-82, 87-95; [3] с. 65-72; [4] с. 126-144;

[5] с. 50-58; [6] с. 262-269

Основні поняття та ключові слова розділу: тришарнірна система (арка, рама), ключовий шарнір (ключ), опорний шарнір, розпір, розпірна система, раціональне окреслення вісі арки, затяжка (затяг, стягель), проліт арки, стріла підйому арки.

Вказівки. При вивченні даної теми необхідно засвоїти, що називається тришарнірною системою та класифікацію тришарнірних систем. Особливу увагу необхідно звернути на те, що при дії на тришарнірну систему вертикального навантаження, в її опорах виникають не тільки вертикальні, але й горизонтальні опорні реакції (розпір). Для визначення розпору необхідно скласти рівняння статики, які основані на рівності нулю згинального моменту в ключовому шарнірі тришарнірної системи. Необхідно також вивчити способи визначення внутрішніх зусиль у перерізах тришарнірної системи від довільного навантаження. При вертикальному навантаженні на тришарнірну систему внутрішні зусилля можна визначати згідно з такими формулами:

;

;

.

Необхідно знати, як одержані ці формули та їх зміст, а також вивчити питання про раціональне окреслення вісі арки.

Лінії впливу внутрішніх зусиль у тришарнірних системах будуються на базі ліній впливу згинальних моментів і поперечних сил у перерізах простих балок та лінії впливу розпору. При побудові ліній впливу в тришарнірних системах необхідно ознайомитися зі способами: накладання ліній впливу, аналітичним (з використанням нульових точок) і графічним.

Вивчаючи тришарнірні системи з затяжкою, необхідно визначитись з її призначенням, а також ознайомитися з правилами обчислення в ній поздовжнього зусилля.

Питання для самоконтролю:

1 Що таке тришарнірна система?

2 Особливості кінематичного аналізу тришарнірних систем.

3 Види тришарнірних систем.

4 Що таке розпір тришарнірної системи?

5 Яке призначення затяжки у тришарнірних системах?

6 Як визначаються опорні реакції тришарнірних систем та виконується їх перевірка?

7 Як визначаються внутрішні зусилля у тришарнірних системах при довільному навантаженні?

8 Які особливості визначення внутрішніх зусиль при вертикальному навантаженні?

9 Яке окреслення вісі арки є раціональним?

10 Як будуються лінії впливу внутрішніх зусиль у тришарнірних системах?

Зміст курсової роботи

Для розрахункових схем (багатодискової балки, багатодискової та тришарнірної рами й плоскої ферми) необхідно подати таке:

Частина 1. Визначення внутрішніх зусиль від постійного навантаження в балках, рамах та фермах.

1.1 Зміст розрахунково-пояснювальної записки.

1.1.1 Для кожної розрахункової схеми конструкції виконати кінематичний аналіз.

1.1.2 Для балки та рам побудувати епюри внутрішніх зусиль, склавши й дослідивши відповідні рівняння цих зусиль.

1.1.3 В стержнях заданого вузла ферми визначити зусилля та перевірити його рівновагу.

1.2 Перелік графічного матеріалу.

1.2.1 Розрахункові схеми.

1.2.2 Поверхові (кінематичні) схеми.

1.2.3 Епюри внутрішніх зусиль для балки та рам.

Частина 2. Побудова ліній впливу зусиль у балці, тришарнірній рамі та фермі. Визначення в балці та фермі зусиль від заданого навантаження.

2.1 Зміст розрахунково-пояснювальної записки.

2.1.1 Для визначення ординат ліній впливу скласти необхідні рівняння та виконати відповідні розрахунки.

2.1.2 Для балки завантажити лінії впливу зусиль R, M і Q постійним навантаженням та порівняти результати з тими, що отримані в частині 1.

2.1.3 У балці за допомогою ліній впливу визначити екстремальні значення (R, M, Q) від сумісної дії постійного та рухомого навантажень.

2.1.4 За допомогою ліній впливу визначити зусилля в стержнях заданого вузла ферми від вузлового навантаження та порівняти результати з тими, що отримані в частині 1.

2.2 Перелік графічного матеріалу.

2.2.1 Лінія впливу опорної реакції R та лінії впливу M і Q в заданому перерізі балки.

2.2.2 Лінії впливу M, Q та N у перерізі “ к ” тришарнірної рами.

2.2.3 Лінії впливу N у стержнях заданого вузла ферми.

Частина 3. Визначення переміщень у балках та рамах від постійного навантаження.

3.1 Зміст розрахунково-пояснювальної записки.

3.1.1 Визначити переміщення заданого перерізу балки, багатодискової і тришарнірної рами (згідно з таблицею 5).

Жорсткість на згин для всіх стержнів EІ=10⁵ кПа×м⁴ (кН×м²).

3.2 Перелік графічного матеріалу.

3.2.1 Епюри моментів від навантаження, схеми допоміжного стану, епюри моментів від одиничних силових факторів у допоміжному стані.

Дані для виконання частин курсової роботи вибираються студентом із таблиць за шифром. Шифр варіанта складається із трьох цифр і визначається згідно з номером залікової книжки студента.

Першу цифру шифру визначають як останню із суми всіх цифр номера залікової книжки студента. Наприклад, номер залікової книжки студента - 21486. Тоді сума всіх цифр буде дорівнювати 2+1+4+8+6=21. Таким чином, перша цифра шифру буде дорівнювати 1.

Другу цифру шифру визначають як останню із суми всіх цифр номера залікової книжки студента без урахування першої. Тоді сума цих цифр буде дорівнювати 1+4+8+6=19. Отже, друга цифра шифру - 9.

Третю цифру шифру визначають як останню з усіх цифр номера залікової книжки студента. Наприклад, номер залікової книжки студента - 21486. Тоді третя цифра шифру буде 6.

Остаточно шифр варіанта, згідно з номером залікової книжки 21486, буде 196. Значення вихідних даних для розрахунку відповідних частин курсової роботи (геометричних розмірів, навантажень тощо) необхідно брати з таблиць у рядках 1, 9 і 6.

Номер розрахункової схеми для всіх завдань визначається двома останніми цифрами номера залікової книжки. Якщо число, яке визначене двома останніми цифрами номера залікової книжки більше ніж 30 або 60 або 90, тоді для визначення номера розрахункової схеми необхідно відняти від нього відповідно 30 або 60 або 90. Наприклад, номер залікової книжки студента - 21486. Тоді номер розрахункової схеми буде дорівнювати 86-60 = 26.

Курсова робота виконується відповідно до «Положення про виконання курсових проектів та робіт» ПолтНТУ та виданого завдання. Всі рисунки необхідно виконувати з дотриманням лінійних та силових масштабів на листах формату А4. На епюрах і лініях впливу необхідно вказувати характерні значення ординат. На епюрах внутрішніх зусиль (крім епюри M) та лініях впливу зусиль необхідно вказувати знаки, а в масштабах указати їх розмірність.

Захист курсової роботи студентом здійснюється перед комісією у складі не менше двох викладачів у призначений термін.

Пункт 1.1.2

Побудова епюр внутрішніх зусиль у багатодисковій балці (M і Q), а в багатодисковій рамі (M, Q та N) від постійного навантаження починається з розрахунку другорядних елементів на кінематичній схемі, а потім виконують розрахунок головних елементів. При розрахунку головних елементів необхідно знати сили взаємодії в шарнірах, які є опорними реакціями для другорядних елементів. Ці сили визначаються як реакції опор другорядних елементів від заданого навантаження. Їх ураховують у головних елементах як зосереджені сили, але спрямовані в протилежному напрямку.

За результатами послідовного розрахунку всіх елементів балок і рам будуються епюри внутрішніх зусильдля всієї багатодискової балки та багатодискової рами. Ординати епюри М відкладаються з боку розтягнутих волокон, при цьому знаки на епюрі не проставляються.

Розрахунок тришарнірної рами необхідно починати з визначення складових опорних реакцій. Опорні реакції обчислюються в такій послідовності: , де А і В - опорні шарніри; С - ключовий шарнір.

Для побудови епюр М, Q і N необхідно записати рівняння цих зусиль на ділянках рами залежно від розташування перерізу (х). Задаючись різними значеннями аргументу (х), отримують величини згинальних моментів, поперечних та поздовжніх сил у перерізах на ділянках рами (й у заданому перерізі “ к ”), згідно з якими будуються епюри М, Q і N.

Статична перевірка епюри М виконується шляхом розгляду рівноваги жорстких вузлів рами.

Епюри Q і N перевіряються сумісно, шляхом розгляду рівноваги жорстких та шарнірних вузлів: сума проекцій всіх зовнішніх і внутрішніх сил, які діють у вузлі на вертикальну та горизонтальну вісь, повинна дорівнювати нулю.

Пункт 1.1.3

Розрахункові схеми ферм мають дві опори: шарнірно-нерухому та шарнірно-рухому. Реакції в трьох в'язях цих опор визначаються за допомогою рівнянь рівноваги: , де А і В - опорні шарніри.

Перевірка реакцій виконується за допомогою рівняння .

Зусилля в кожному із стержнів заданого вузла ферми необхідно визначати, враховуючи зовнішнє навантаження. Для знаходження зусиль треба вибрати один із способів: вирізування вузлів, перерізів (проекцій або моментної точки). При визначенні зусиль необхідно показувати перерізи, які використовуються, записувати відповідні рівняння рівноваги. Необхідні геометричні дані повинні бути визначені аналітично, а не братися з креслення ферми.

Перевірку рівноваги вузла необхідно виконати, використавши такі рівняння рівноваги: і .

ЛІТЕРАТУРА

 

Основна

1 Строительная механика стержневых систем / А.Ф. Смирнов, А.В. Александров, Б.Я. Лащеников, Н.Н. Шапошников. - М.: Стройиздат, 1981. - 512 с.

 

2 Дарков, А.В. Строительная механика / А.В. Дарков, Н.Н. Шапошников. - М.: Высш. школа, 1986. - 607 с.

 

3 Строительная механика стержневых систем и оболочек / Ю.И. Бутенко, С.Н. Кан, В.П. Пустовойтов, и др.. - К.: Вища школа, 1980. - 488 с.

 

4 Киселев, В.А. Строительная механика. Общий курс: учеб. для вузов. –
4-е изд., перераб. и доп / В.А. Киселев. - М.: Стройиздат, 1986. - 520 с.

 

5 Доценко, И.С. Строительная механика / И.С. Доценко. - К.: Вища школа, 1976. - 296 с.

 

6 Баженов, В.А. Будівельна механіка. Комп’ютерні технології: Підручник / В.А. Баженов, А.В. Перельмутер, О.В. Шишов; за заг. ред. д.т.н., проф. В.А. Баженова. – К.: Каравела, 2009. – 696 с.

 

Допоміжна

7 Руководство к практическим занятиям по курсу строительной механики / под ред. Г.К. Клейна. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа,
1980. - 384 с.

 

8 Ржаницин, А.Р. Строительная механика / А.Р. Ржаницин. - М.: Высшая школа, 1982. - 400 с. (тоже 2-е изд., перераб. и доп., 1991. - 439 с.)

 

9 Строительная механика. Руководство к практическим занятиям / под ред. Ю.И. Бутенко. - К.: Вища шк., 1984. - 328 с.

 

10 Баженов, В.А. Будівельна механіка: розрахункові вправи. Задачі. Комп’ютерне тестування: навч. посібник / В.А. Баженов, Г.М. Іванченко, О.В. Шишов. – К.: Каравела, 2006. – 344 с.

 

11 Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об’єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування: ДБН В.1.2–2:2006 / УкрНДІпроектстальконструкція; Мінбуд України. – Замість СНиП 2.01.07–85, за винятком розділу 10.– К.: Сталь, 2006. – 75 с.

 

12. Нагрузки и воздействия: СНиП 2.01.07-85 / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, розділ 10, 1988. – 36 с.

 

ДОДАТОК

 

Методичні вказівки

та контрольні завдання з дисципліни

«Будівельна механіка»

для студентів усіх форм навчання.

Напрям підготовки – 6.060101 «Будівництво»

Освітньо-кваліфікаційний рівень – «Бакалавр»

Частина 1

(статично визначувані системи)

 

 

Полтава 2011

Методичні вказівки та контрольні завдання з дисципліни «Будівельна механіка» для студентів усіх форм навчання. Напрям підготовки – 6.060101 «Будівництво». Освітньо-кваліфікаційний рівень – «Бакалавр». Частина 1 (статично визначувані системи) / Полтава: ПолтНТУ, 2011.– 43 с.

 

 

Укладачі:

О.А. Шкурупій, кандидат технічних наук, доцент; В.О. Северин, кандидат технічних наук, доцент; А.М.Пащенко, кандидат технічних наук, доцент; Л.В.Карабаш, кандидат технічних наук, асистент

 

Відповідальний за випуск - завідувач кафедри будівельної механіки О.А. Шкурупій, кандидат технічних наук, доцент

 

Рецензент:

Завідувач кафедри архітектури та міського будівництва, доктор технічних наук, професор О.В. Семко

 

 

Затверджено науково-методичною

радою університету

від 25.10.2011 р., протокол № 2

 

Авторська редакція

58.12.04.02

 

ЗМІСТ

 

1 ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ.. 4

2 ПРОГРАМА ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ТЕМ КУРСУ.. 4

2.1 Вступ. 4

2.2 Розрахункова схема конструкції, будівлі (споруди) 5

2.3 Кінематичний аналіз розрахункових схем. 6

3 СТАТИЧНО ВИЗНАЧУВАНІ СТЕРЖНЕВІ СИСТЕМИ.. 7

3.1 Методи визначення зусиль від нерухомого статичного навантаження. 7

3.2 Методи визначення зусиль від рухомого навантаження. 8

3.3 Тришарнірні системи. 9

3.4 Розрахунок статично визначуваних ферм. 10

3.5 Визначення переміщень в статично визначуваних системах. 12

4 ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ.. 13

4.1 Зміст курсової роботи. 13

4.2 Методичні вказівки до виконання курсової роботи. 15

ЛІТЕРАТУРА.. 21

ДОДАТОК.. 22

Розрахункові схеми та таблиці вихідних даних до виконання курсової роботи. 22

 

ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

Будівельна механіка - це наука про принципи й методи розрахунку будівель і споруд на міцність, жорсткість та стійкість. Вона є основою для підготовки інженера-будівельника і відчиняє йому двері в світ проектування будівель і споруд.

Якісне й економічне проектування та зведення будівель і споруд можливе лише тоді, коли інженер-будівельник буде мати добру теоретичну та практичну підготовку з будівельної механіки.

Будівельна механіка для студентів будівельних спеціальностей є однією з основних, базових дисциплін.

Методичні вказівки розроблені відповідно до навчальної програми з дисципліни «Будівельна механіка» для студентів усіх форм навчання з напряму підготовки – 6.060101 «Будівництво» за освітньо-кваліфікаційним рівнем – «Бакалавр».

Основна форма вивчення курсу будівельної механіки для студентів – це самостійна робота з навчально-методичною та нормативною літературою та індивідуальна робота при виконанні курсових і розрахунково-графічних робіт.

Вивчення курсу будівельної механіки потрібно розпочинати з вивчення теорії у підручниках, посібниках, конспектах лекцій та методичних вказівках. Після цього рекомендується розпочати розв’язання задач, які наведені у підручниках та посібниках, і лише тоді виконувати індивідуальні завдання (курсову або розрахунково-графічну роботу).

Основні розділи курсу будівельної механіки викладаються студентам на лекціях і практичних заняттях, на яких роз’яснюються та доповнюються основні положення, що вивчаються.

ПРОГРАМА ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ТЕМ КУРСУ

Вступ

Література: [1] с. 5-6; [2] с. 7-13; [3] с. 3; [4] с. 4-9; [5] с. 3-7, 17-20;
[6] с. 8-19

Основні поняття та ключові слова розділу: будівельна механіка та її основні принципи; історичний огляд і значення курсу будівельної механіки при розв’язанні задач, пов’язаних із розрахунками будівельних конструкцій, будівель і споруд; задачі та методи будівельної механіки як науки про розрахунки будівельних конструкцій, будівель та споруд на міцність, жорсткість, стійкість та надійність.

Вказівки. Починаючи вивчення курсу будівельної механіки, студент повинен ознайомитись із загальними задачами зазначеної науки. Необхідно повторити відповідні розділи з дисциплін «Теоретична механіка», «Опір матеріалів», що стосуються таких понять, як міцність, жорсткість та стійкість.

Студенту необхідно знати, що основні методи визначення внутрішніх зусиль, які вивчалися в курсах теоретичної механіки та опору матеріалів, використовуються і в будівельній механіці.

Питання для самоконтролю:

1 Що називається будівельною механікою?

2 Мета та задачі будівельної механіки?

3 Методи будівельної механіки?

4 Які дисципліни передують вивченню курсу будівельної механіки?

5 Які дисципліни забезпечує будівельна механіка?

6 Які вчені внесли значний вклад у розвиток будівельної механіки?