Признаки неизменяемости системы

ГЕОМЕТРИ́ЧЕСКИ НЕИЗМЕНЯ́ЕМАЯ СИСТЕ́МА (статически неопределимая система) — в строительной механике система соединенных между собой тел (например, стержней, дисков), изменение формы которых невозможно без деформации материала. В геометрически неизменяемой системе число степеней свободы всегда или равно числу связей или меньше числа связей.

Все несущие конструкции зданий и сооружений являются геометрически неизменяемыми системами. Необходимый и достаточный признак геометрически неизменяемой системы — наличие лишних (избыточных) связей, которые можно удалить, не нарушая неизменяемости системы.

В случае удаления (разрушения) одной, неск. или всех лишних связей несущая способность системы снижается, но она может сохранить «живучесть» и продолжать нести нагрузку; в оставшихся элементах происходит перераспределение усилий, между тем как в статически определимых системах потеря даже одной связи может явиться причиной разрушения всей системы, т. к. она превращается в геометрически изменяемую.

Если в статически определимых системах разрушение хотя бы одной связи приводит к выходу из строя всего сооружения, то геометрически неизменяемая система после потери одной или даже всех лишних связей сохраняют свою несущую способность (геометрическая неизменяемость). В этом смысле они более надежны, чем статически определимые системы.

4. Классификация нагрузок При методике предельных состояний все нагрузки классифицированы в зависимости от вероятности их воздействия на нормативные и расчетные.

По признаку воздействия нагрузки разделяются на постоянные и временные. Последние могут быть длительного и кратковременного воздействия.

Кроме того, есть нагрузки, которые выделяются в разряд особых нагрузок и воздействий.

Постоянные нагрузки – собственный вес несущих и ограждающих конструкций, давление грунта, предварительное напряжение.

Временные длительные нагрузки – вес стационарного технологического оборудования, вес складируемых материалов в хранилищах, давление газов, жидкостей и сыпучих материалов в емкостях и т.д.

Кратковременные нагрузки – нормативные нагрузки от снега, ветра, подвижного подъемно-транспортного оборудования, массы людей, животных и т.п.

Особые нагрузки – сейсмические воздействия, взрывные воздействия. Нагрузки, возникающие в процессе монтажа конструкций. Нагрузки, связанные с поломкой технологического оборудования, воздействия, связанные с деформациями основания в связи с изменениями структуры грунта (просадочные грунты, осадка грунтов в карстовых районах и над подземными выработками).

Существует иногда термин “полезная нагрузка”. Полезной называют нагрузки, восприятие которых составляет цельное назначение сооружений, например, вес людей для пешеходного моста. Они бывают как временными, так и постоянным, например, вес монументального выставочного сооружения является постоянной нагрузкой для постамента. Для фундамента вес всех вышележащих конструкций также представляет полезную нагрузку.

При действии на конструкцию нескольких видов нагрузок усилия в ней определяются как при самых неблагоприятных сочетаниях с использованием коэффициентов сочетаний.

В СНиПе “ Нагрузки и воздействия” различают:

основные сочетания, состоящие из постоянных и временных нагрузок;

особые сочетания, состоящие из постоянных, временных и одной из особых нагрузок.

При основном сочетании, включающем одну временную нагрузку, коэффициент сочетаний. При большем числе временных нагрузок, последние умножаются на коэффициент сочетаний.

 

5. Определение внутренних усилий в элементах конструкций При проверке прочности элементов конструкции больверков необходимо учитывать две составляющие внутренних усилий - остаточную и флуктуационную. Остаточная составляющая обусловлена действием остаточного бокового давления грунта, вызванного необратимыми смещениями и уплотнением грунта, накапливающимися в процессе сейсмических колебаний. Флуктуационная составляющая обусловлена деформативными псевдоупругими колебаниями грунта и конструкции. Результирующие внутренние усилия и перемещения определяются суммированием остаточной и флуктуационной составляющих. Расчетные значения внутренних усилий в элементах конструкции с учетом сейсмического воздействия (изгибающие моменты в лицевой, экранирующих и анкерной стенках, растягивающие усилия в анкерных тягах и др.) определяются по формуле

где Nост - остаточные внутренние усилия в элементах конструкции от действия остаточного бокового давления грунта

Nф - флуктуационные внутренние усилия в элементах конструкции от действия сейсмических сил

Остаточные усилия в элементах конструкции, возникающие в результате действия остаточного бокового давления грунта на стенку следует определять согласно РД 31.31.55.93 по программе BOLVERK

Флуктуационные усилия в элементах конструкции, возникающие при землетрясении в результате деформативных сейсмических колебаний сооружения, следует определять по формуле

где Nф,i - флуктуационное (изменяющееся по направлению при землетрясении) усилие в рассматриваемом сечении от действия сейсмических нагрузок, определяемых по формуле приложенных в местах концентрации масс динамической расчетной схемы.

Флуктуационные усилия Nф,i определяются в результате динамического расчета при использовании вычислительных программ ЛИРА, МИРАЖ и др., реализующих метод конечных элементов и имеющих блок по определению сейсмических нагрузок

 

7. Изгибающий момент — момент внешних сил относительно сечения балки.

.

6. метод сечений, сущность которого заключается в следующем:

Мысленно разрезают тело по интересующему нас сечению.

Отбрасывают одну из частей (независимо какую).

Заменяют действие отброшенной части тела на оставшуюся системой сил, которые в данном случае переходят в разряд внешних. Силы упругости по принципу действия и противодействия всегда взаимны и представляют непрерывно распределенную по сечению систему сил. Их значение и ориентация в каждой точке сечения произвольны, зависят от ориентации сечения относительно тела, величины и направления внешних сил, геометрических размеров тела. Внутренние силы можно привести к главному векторуR и главному моменту ∑М. За точку приведения обычно принимают центр тяжести сечения. Выбрав систему координат Х, У, Z (Z – продольная ось по нормали к поперечному сечению, Х и У – в плоскости этого сечения) и начало системы в центре тяжести, обозначим проекции главного вектора R на координатные оси через N, Qx, Qy, а проекции главного момента ∑М – Мх, Му, Мk. Эти три силы и три момента называют внутренними силовыми факторами в сечении:

N – продольная сила,

Qx, Qy – поперечные силы,

Mk – крутящий момент,

Mx, My – изгибающие моменты.

Так как внутренние силы находятся в равновесии с внешними силами, они могут быть определены из уравнений равновесия статики:

∑Рz=0, ∑Py=0, ∑Px=0,

∑ Mx=0,∑My=0, ∑Mz=0.

Любой внутренний силовой фактор в сечении равен алгебраической сумме соответствующих внешних силовых факторов, действующих с одной стороны от сечения.