Рассмотренный выше прием расчета симметричной рамы назы­вается комбинированным способом. Он используется при расчетах симметричных систем на несимметричные нагрузки.

Следовательно, рассчитывая раму методом перемещений при действии обратносиммеричной нагрузки, необходимо составить два уравнения с двумя неизвестными.

Рассчитывая раму на обратносимметричную нагрузку методом сил,, можно воспользоваться основной системой, изображенной на рис. 7.62, б, в которой неизвестным усилием будет лишь поперечная сила X 3; момент же X 2 и продольная сила X 1 при обратносимметричном загружении равны нулю. В этом случае придется решить лишь одно уравнение с одним неизвестным.

Таким образом, при расчете рассматриваемой рамы на обратно-симметричную составляющую заданной нагрузки целесообразно воспользоваться методом сил.

Рассмотренный выше прием расчета симметричной рамы назы­вается комбинированным способом. Он используется при расчетах симметричных систем на несимметричные нагрузки.

14. Статический способ определения коэффициентов и свободных членов системы уравнений в методе перемещений.

Необходимо построить эпюру изгибающих моментов в основной системе от нагрузки и от единичных неизвестных перемещений. Эпюру Мр для левой стойки построим, как для балки с 2-мя заделанными концами, а для ригеля – как для балки с заделкой на одном конце и шарнирной опорой на другом.

Эпюру от поворота заделки 1 на угол z=1 построим в ригеле 1-2 В стержне 1-2 момент отсутствует, т.к. при смещении по направлению z2 этот стержень не деформируется.

Все коэффициенты разделим на 2-е группы: а) предст. Реактивный момент во всех единичных заделках. б) коэф. предст. реактивные усилия во введенных стержнях.

Коэффициенты первой группы определяются вырезанием узлов и составлением уравнения равновесия вида Коэффициенты 2-ой группы определяются с помощью разреза элементов рамы и составлением суммарных уравнений равновесия сил действующих на отсеченную часть

Знаки: реактивное усилие положительно, если направление его действия совпадает с принятым направлением см поворота или линейного смещения узла.

23. Расчет параболических арок.

Аналитический расчет арок: для арки с опорами на одном уровне опорные реакции раскладываются вертикальные и горизонтальные – распор H.

Вертикальные составляющие VA=VB.

Вертикальные составляющие определяют из уравнений моментов относительно опор:

где аi – плече силы Pi относительно опоры А.

Из уравнения устанавливают, что HA=HB=H.

Значение распора аналитически определяют из уравнения

M, Q и N силы в любом сечении арки коэффициентами x, y и углом поворота наклона касательной φ могут быть определены из уравнения моментов относительно точки (x;y) и уравнений проекции проекций сил, действующих на левую или правую часть арки, на касательную и нормаль к оси в точке (x;y).

В 3-х шарнирной арке с затяжкой ; ; усилие в затяжке определяют из уравнения ;

M, Q и N в любом сечении 3-х шарнирной арки с затяжкой будут равны:

а) для участков ниже затяжки ; ;

а) для участков выше затяжки ; ;

Наличие в арке распора вызывает необходимость создание массивных опор.

Напряжения от совместного действия изгибающего момента и продольной силы проверяют в сечениях, где абсолютное значение момента является наибольшим. , по формуле

29. Свободные колебания системы с одной степенью свободы. Вывод дифференциального уравнения.

Самая простая задача колебания с одной степенью свободы являются колебания невесомого стержня с приложенной массой.

у – отклонения от статического равновесия сил.

; ; ;

K – сила, сообщающая стержню единичное удлинение.

Ky – реакция, возникающая в стержне при отклонении массы от положения статического равновесия.

Проекция всех сил на ось y: ; - диф. Однород. Ур. собственного незатух. колебания системы.

;

- уравнение гармонических колебаний.

А1 и А2 – постоянные величины, которые необходимо определить из граничных условий.

1)при t=0 – y(t)=yo, A1=yo

2)t=0; ; ;

- ур-ие собств. незатух. колебательных движений.

- ур-ие колебательных движений

*

Из ур-ия * определяем:

При t=0 из уравнения колебательных движений получаем: ;

- мах отклонение.

- амплитуда колебательных движений.

13. Построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил для неразрезных балок. Построение объемлющих эпюр.

Если у балки загружен 1-й пролет, то при помощи фокусных отношений очень просто и быстро определяются все опорные моменты.

, где

,

где и левое и правое фокусные отношения пролета n. Если правая опора шарнирная, то левый опорный момент .

Правый опорный момент первого загруженного пролёта

- для крайнего правого нагруженного пролёта

Необходимость нахождения такого сочетания пост-х и врем-х нагрузок, которые вызывают в различных сечениях наибольшие и наименьшие изгибающие моменты и поперечные силы приводящие к необходимости построения обьемляющие эпюр.

Аналогично находят и

Ординаты и определяют обычно по табличной формуле, построение и может быть выполнено без таблиц.

 

53. Устойчивость круговой двух шарнирной арки под действием радиальной нагрузки.

При f<l/10 рассматриваем только кососимметричную форму деформации.

, при

, S – длина дуги полуарки

23. Определение частот колебаний балочной фермы с сосредоточенными силами(переход к эквивалентной балке)

 

Способ перехода к эквивалентной балке состоит в том, что ферма заменяется балкой сплошного сечения обладает жесткостными характеристиками эквивалентной жесткости фермы и тогда частота колебаний фермы определяется, как для балки. Момент инерции искомой балки определяется из условия равенства прогибов фермы и эквивалентной балки в наиболее характерных точках.

Напряжение по середине пролета:

; ; ; ;

Зная момент инерции эквивалентной балки можно определить частоту колебаний фермы по формуле:

;m=q/g;

;

; ;

Эту формулу можно использовать так же для ферм с непараллельными поясами. Использование приема к эквивалентной балке для определения частоты колебаний в ферме дает удовлетворительные результаты.

16 Расчет рам смешанным способом.

При смешанном методе расчета часть неизвестных представляет собой усилия – силы, моменты (как при расчете методом сил), а другая часть – перемещения – повороты, поступательные смещения (как при расчете перемещений).Степень статической неопределимости 1-ый этаж – 9, 2-ой этаж -2. Число неизвестных угловых и линейных перемещений 1-ый этаж – 2, 2-ой этаж 12. При расчете первого этажа задан. системы проще воспользоваться методом перемещений, а второго - методом сил.

Применение этого метода к рассматриваемой системе позволяет свести задачу к решению четырех уравнений с 4-мя неизвестными вместо 11 – по методу сил и 14 по методу перемещений. За неизвестные удобно принять углы поворота узлов первого этажа и усилия, возникающие в верхнем шарнире. Осн. система получена удаление связей в верхней части рамы и добавлением их в нижней.2-ой этаж 12. При расчете первого этажа задан. 2,л, другую методом перемещений, некоторые удобно рассчитать смешанным методом.истемыи Составим канонические уравнения смешанного метода, смысл к-ых заключается в том, что в основной системе реакции, возникающие во введенных связях по направлению неизвестных перемещений Z1 и Z2, а также перемещения по направлвению неизвестных усилий X3 И Х4 равны нулю:

Z1r11 – реакция в осн. системе, возникающая в первой заделке от ее поворота на угол Z1;

Z2r12 – реакция в осн. системе, возникающая в первой заделке от ее поворота на угол Z2;

Х3r13 – реакция в осн. системе, возникающая в первой заделке от сил Х3;

Х4r14 – реакция в осн. системе, возникающая в первой заделке от сил Х4;

R1p – реакция в осн. системе, возникающая в первой заделке от заданной нагрузки.

Сумма перечисленных реакций равна нулю, т.к. в действительности заделки нет, а следовательно нет и ее реакции. Таким образом, первое уравнение является уравнение статики, оно выражает мысль о равенстве нулю реактивного момента, возникающего в первой заделке от действия неизвестных и заданной нагрузки. Такую же мысль выражает и первое уравнение.

Рассмотрим 3-е уравнение и установим смысл каждого его слагаемого:

Z1δ31 – перемещение в основной системе по направлению Х3, возникающее от поворота первой заделки на величину Z1;

Z2δ32 – перемещение в основной системе по направлению Х3, возникающее от поворота первой заделки на величину Z2;

Х3δ33 – перемещение в основной системе по направлению Х3, от сил Х3;

Х4δ34 – перемещение в основной системе по направлению Х3, от сил Х4;

Δ – перемещение в осн. системе по направлению Х3, от заданной нагрузки.

Сумма перечисленных перемещений равна нулю, т.к. в действительности верхний шарнир не разрезан, а поэтому точки приложения сил Х3 расходиться не могут. Таким образом третье уравнение выражает мысль о равенстве нулю перемещения; его можно назвать уравнением кинематики.

Коэффициенты при неизвестных системы уравнений смешанного метода связаны между собой соотношениями: т.е абсолютные значения коэф-ов, располагаюфщихся на побочных диагоналях, удовлетворяют условиям взаминости.

4. Общий способ определения коэф-ов и свободных членов системы канонич. ур-ий метода перемещений.

Основная система метода перемещений получается путем введения дополнительных связей и появлению реактивных моментов во введенных заделках и реактивных сил в дополнительных стержнях. Эти дополн реак силы и моменты можно обратить в 0, если заделку повернуть на углы, равные действит углам поворота узлов рамы и сместить узлы рамы, так чтобы лин перемещ так же были равны действит смещ. После этого деформ основ сист и усилия в ней будут равны деформ и усилиям зад сист. Отрицание реак М и усилий во введен заделках и стержнях основ сист лежит в основе уравн метода перемещ. Уравнения метода перемещ – уравн равновесия.

Определение коэф при неизвестных: 2 способа : 1) статический 2) общий (основанный на применении теорема о взаимности работ)

1. Выбор основной системы метода перемещ.

2. Построение эпюр изгиб моментов в основ системе метода перемещ от единичн смещений и от внеш нагрузки.

Поскольку коэф свобод членов канон ур-ний явл реакциями связей основ системы, то они опред из уравн-ий равновесия.

Коэф представ реактив момент во введ заделках опредл из уравн равновес вырезанного узла. Коэф представл реактив усилия в дополн стержнях опред из условия равновес всех факторов действ на отсечен часть рамы

Общий способ применим к любой системе и позвол путем перемнож эпюрполучить формулы для реакций в общем виде.

 

10 Динамический расчет системы

Этот расчет можно производить используя как МС так и МП

Основ сист задается путем наложения связей с одноврем динам неизвестн перемещ.

Канонич уравн-я

Неизвестные z1, z2, z3 – амплитуды вибрац перемещ. Коэф неизвестн-х – это амплитудные реакции связей от вибрационной нагрузки(т е при их определении учит силы инерции сосредоточенных или равномернораспред масс, стержней рамы). Для решения таких задач использ спец значения таких функций зависят от аргумента u

Где l – длина стержня, - погонная масса стержня, EI- жесткость стержня, - пол. жест. стер. q - частота вынужденных колебаний=частоте возмущ сил. При рассм собств колеб в формулу 1 вместо q®w (частота собственных колеб) В канон уравн свобод члены равны 0. Для получения Ур-я частот заставляют, прирав к 0 и раскрыв-ся определитель, сост-ий из клэф-ов при неизвестных канон уравн-ий. Окончат эпюра строиться по формуле

Расчет по МС:

На сист действ вибрац гармонич нагрузки, q=const и наход в одной фазе. Заменим отброш связи неизвестн динамич реакциями, к-ые так же будут изменятся по тому же гармон закону к-му следует начальн нагр.

Канонич ур-ие, сокращаем sinqt

Где амплитудные значения перемещений по направл неизвест от динам силы.

- амплитудные перемещпо направл неизвест сил от динам нагрузки. Коэф при неизвест и свобод члены канон ур опред по формуле

где - выражает момент от силы , -выраж изгиб момент, от динам нагрузки с учетом сил инерции, т к возник трудности с опред Мизг от динам нагрузки с учетом сил инерции, то МС мало эффект для динам рсчета рам. Для определ частот рсвобод колеб рам свобод члены канон ур приним =0, а вместо q берется w неизвест частот свобод колеб. Определитель из коэф системы прирав 0 и раскрывают. Это последнее уравн трансцендентное и сложное.Единств способ его нахожд – подбор.

6. Основные формы потери устойчивости

При потере устойчивости формы наруш условия равновесия между внеш и внутр силами, соответст первоначальному виду деформации. Потерю уст, связанную с разветвлением форм равновесия, назыв потерей устойчивости I-ого рода. Хаар-ся при постепенном возраст нагрузки, разрушение прежней формы деф-ции, качественно отличное от прежней. К таким нарушениям относятся:

1. Потеря устойчивости центра сжатия

2. Потеря уст симметрии формы деформации

3. Потеря уст плоской формы и изгиба.

 

Потеря устойчивости плоской формы изгиба. Предельное значение нагрузки, при к-ых становятся возможными возникновение деформаций нового типа называется критической для заданного сооружения. Состояние сооруж при к-ом происходит потеря уст прежней формы деформ наз критич состоянием первого рода.

Рост деформ при отсутствии приращения нагрузки рассм как потеря уст II-ого рода, связанная с потерей несущей способности сооруж. Предельные значения нагрузки, при к-ом деформ увелич без приращения нагрузки наз критич нагрузкой при потере утс II рода. Потеря уст Iого и IIого рода как при упругих деформ. так и при работе сооружения за пределами упругости.

 

30. Степень свободы в динамике сооружений.

Степень свободы – это число независимых координат, определяющих положение масс движ вместе с сист всевозмож упругих и упругопластич перемещениях в сист-х. Чмсло степеней свободы удобно определять как число связей, к-ые надо приложить на сист, чтобы её массы наход в покое.

Сист с бесконеч числом степ своб можно приводить к сист с конечн числом степ своб путем дискре-и

Число участков =¥Þчисло степ свободы=¥.

Абсолютно жесткий стержень. Ст. своб такой сист с прикрепл точечными массами будет определяться одной коор-ой, к-ой будет угол поворота

Плоская рама

Масса m1 имеет 1 ст свобожы, масса m2 прикрепл к ригелю и может смещаться по вертикали и горизонтали, соотв m2 имеет 2 ст свободы. В сумме рама имеет 3 ст свободы.