Расчет на неподвижные нагрузки

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 4Следующая ⇒

СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………….......……………3
1. Классификация ферм…………………………………………………………...5

2. Структура ферм……………………………………………………………….10
3. Расчет ферм на неподвижные нагрузки……..………………………………12
4. Вычисление усилий в стержнях способом вырезания узлов………………12
5.  Вычисление усилий в стержнях фермы способом Риттера………………..14
6. Случаи ненагруженных стержней фермы…………………………………...15
7. Частные случаи метода вырезания узлов……………………………………16

Заключение……………………………………………………………………….17

Список использованной литературы…………………………………………...18

                                                 ВВЕДЕНИЕ
Для перекрытия больших пролетов, где применение балок нецелесообразно из-за их собственного большого веса, в качестве пролетных строений мостов, стропильных конструкций зданий, опор линий электропередач, радио и телемачт, каркасов зданий, а также в различных машиностроительных конструкциях, например, в качестве стрел подъемных кранов, опор высоковольтных передач применяются стержневые системы, называемые фермами.
Стержневыми системами называются системы, состоящие из отдельных стержней, т.е. таких элементов у которых один размер (длина) значительно превышает два других, соединенных между собой с помощью сварки, заклепок, болтов или других скреплений.
Точный расчет стержневых систем с жесткими узлами выходит за рамки курса «Теоретическая механика», он рассматривается в курсах «Строительная механика» и «Строительные конструкции».
В нашу задачу входит рассмотреть простейшие стержневые конструкции со стержнями, шарнирно соединенными в узлах. Существует большое количество практических задач, требующих исследования шарнирно-стержневых систем.
 Перечень контролируемых учебных элементов отражает требования к знаниям и умениям, которые студент должен приобрести в результате освоения дисциплины и данной темы.
Цель изучения данной дидактической единицы:

- анализ фермы на внешнюю и внутреннюю статическую
определимость;
- усвоить название элементов фермы.
Приступая к изучению данной темы, Вам необходимо восстановить в
памяти знания из предыдущего раздела дисциплины - определение опорных 5
реакций от заданных внешних нагрузок для плоских статически определимых систем.
Учебные вопросы:
  Равновесие стержневых систем. Классификация ферм. Статическая определимость ферм. Методы расчета фермы. Расчет плоских ферм методом
вырезания узлов и методом Риттера, методом построения силовых многоугольников. Правила нулевых стержней.
В результате изучения данной темы, студент должен:
- иметь представление:
- об основных понятиях и концепциях теоретической механики;
- о порядке применения теоретического аппарата механики в приложениях к задачам;
- о способах исследования шарнирно-стержневых систем.
Знать:
- определения основных механических величин, понимая их смысл и
значение для теоретической механики;
- что собой представляет плоская статически определимая ферма;
- почему фермы являются статически определимыми и геометрически неизменяемыми;
- классификацию ферм;
- способы определения усилий в элементах статически определимых ферм при их расчете на действие неподвижных нагрузок.
Уметь:
- пользоваться определениями механических величин и понятий для правильного истолкования их смысла;
- уметь правильно и рационально применять способы определения усилий в зависимости от типов ферм;
- устанавливать порядок расчета и уметь определять усилия в отдельных элементах плоских статически определимых ферм; 6
- записывать условия и уравнения равновесия системы сходящихся сил, действующих на плоскости, учитывая размерности механических величин и их математическую природу (скаляры, векторы, линейные операторы);
- применять типовые алгоритмы исследования при решении задач по данной теме;
- пользоваться при аналитическом и численном исследования возможностями современных компьютеров и информационных технологий;
Владеть
- навыками применения основных законов теоретической механики при решении задач по теме;
- навыками применения типовых алгоритмов исследования шарнирностержневых систем;
- навыками использования возможностей современных компьютеров и информационных технологий при аналитическом и численном исследовании
шарнирно-стержневых систем;
- навыками письменного аргументированного изложения собственной точки зрения.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМ

Фермой называется шарнирно-стержневая геометрически неизменяемая конструкция.
Плоская ферма – частный случай пространственной конструкции, у которой один из поперечных размеров либо мал по сравнению с другими размерами, либо не существенен для распределения внутренних усилий.
Оси стержней проходят через геометрические центры шарниров.
Шарнирные соединения концов стержней называются узлами фермы.
Реальная ферма, может не иметь идеальных шарнирных соединений в
узлах, соединения стержней между собой в узлах являются жесткими, а не шарнирными, с помощью сварки, заклепок, болтов или других скреплений.
В курсе «Теоретическая механика», качестве расчетной схемы фермы применяют шарнирную схему, в которой все узлы фермы считаются идеальными шарнирами. Введение абстрактного понятия соединительных шарниров значительно упрощает расчет усилий в стержнях фермы.
Как показывает опыт расчетов, усилия в стержнях ферм, определенные с учетом жесткости узлов, и усилия, определенные по шарнирной схеме, обычно отличаются не более, чем на несколько процентов.
Если оси всех стержней фермы лежат в одной плоскости, то ее называют плоской фермой. Плоские фермы используют при постройке мостов, стропильные системы промышленных зданий и спортивных сооружений, (рисунок 1), пространственные фермы – при постройке высоких башен, (рисунок 2), вышек и т.п. конструкций.Во всех случаях используется особенность фермы - выдерживать высокие нагрузки при одновременной экономии материала, из которого сделана ферма.

                                                    Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Плоские фермы конструируют таким образом, что приложенная к ферме нагрузка передается в узлах, вследствие чего, в сечениях элементов ферм не возникают поперечные силы и изгибающие моменты, стержень работает только на продольные усилия – растяжение или сжатие, и, следовательно, реакции стержней будут направлены вдоль этих стержней.

Очень редко допускается внеузловое нагружение фермы, при котором стержни фермы работают дополнительно еще и на местный изгиб, что не выгодно.

Веса стержней достаточно малы по сравнению с силами, приложенными в узлах фермы, поэтому ими пренебрегают (или делят между узлами).

Предполагают, что узлы фермы представляют собой идеальные шарниры, т.е. силами трения пренебрегают.

Рассмотрим основные элементы плоской фермы (рисунок 4)

-комбинация трех шарнирно-подвижных опор для сооружений,
опирающихся в трех точках, при этом направления реакций всех трех опор не
должны пересекаться в одной точке и не должны быть параллельны друг
другу;
-комбинация трех опорных стержней для сооружений, опирающихся в
трех точках, при этом направления реакций всех трех опор не должны
пересекаться в одной точке и не должны быть параллельны друг другу.

Конечной целью статического расчета фермы является определение усилий в ее стержнях. По этим усилиям в дальнейшем производят подбор сечений элементов фермы и расчет узловых прикреплений элементов (расчет заклепок, сварных швов, болтов, шпонок и т.п.).
Для расчета ферм разработан ряд методов, которые можно разделить на две основные группы: статические и динамические.
Основой всех статических методов расчета является, способ сечений, который состоит в следующем: из фермы вырезают отдельные узлы, или целые области, или рассекают ферму на две части, после чего для рассматриваемого участка фермы составляется одно из уравнений статики, содержащее в себе одно неизвестное усилие.
Вместе с тем, каждый из статических способов имеет свои особенности, которые и рассмотрим.
Основными способами определения усилий в стержнях ферм являются:
- способ вырезания узлов;
- способ сечений Риттера;
- графический способ определения усилий в стержнях фермы с помощью построения диаграммы Максвелла-Кремоны;
- метод построения веревочного многоугольника.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности