(РГР) по строительной механике / Сост

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра строительной механики
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ (РГР)
ПО СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКЕ
КАЗАНЬ
2014
УДК 624.04 (075)
ББК 38.112
Ш17
Ш17 Методические указания к выполнению расчетно-графических работ
(РГР) по строительной механике / Сост.: Р.А. Шакирзянов, В.И.
Лукашенко, С.В. Гусев. Казань: КГАСУ, 2014. – 19 с.
Печатается по решению Редакционно-издательского совета Казанского
государственного архитектурно-строительного университета
Методические указания определяют задания и порядок выполнения
самостоятельных работ, предусмотренных рабочими программами по
строительной механике для студентов направлений: 270800.62
«Строительство», 271101.65 «Строительство уникальных зданий и
сооружений», 051000.62 «Профессиональное обучение (по отраслям)».
Ил. 10 стр., табл. 2
Рецензент:
Кандидат технических наук, доцент кафедры металлоконструкций и ИС
О.И. Ефимов
УДК 624.04 (075)
ББК 38.112
© Казанский государственный
архитектурно-строительный
университет, 2014
© Шакирзянов Р.А.,
Лукашенко В.И., Гусев С.В.,
2014
2
Настоящие методические указания предназначены для закрепления
теоретических знаний и развития практических навыков начального
уровня обучения при выполнении инженерных расчетов и включают
краткое содержание расчетно-графических работ по семестрам обучения.
Дисциплины и профили, по которым они выполняются, объем и
порядок их выполнения определяются по таблице 1.
Таблица 1
Профиль
ПГС
Семестр обучения
5
РГР № 1, задачи 1, 2
РГР № 2, задача 1
Дисциплина
Строительная
механика
Строительство высотных и большепролетных
зданий
и
сооружений
Проектирование зданий
Профессиональное
образование
Строительная
механика
Строительная
механика
Строительная
механика
6
РГР № 2, задача 2
РГР № 3
РГР № 1, задачи 1, 2
РГР № 2,
задачи 1, 2
РГР № 1, задачи 1, 2
РГР № 2, задачи 1
-
РГР № 1, задача 2
-
Задания на РГР выдаются в виде индивидуальных карточек или схем по
усмотрению преподавателя. Предлагаемый набор схем представлен на стр. 918.
Компьютерная поддержка при выполнении РГР осуществляется на
основе программных продуктов для ПЭВМ, разработанных на кафедре
строительной механики КГАСУ.
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РГР
1. Основанием для выполнения РГР служит индивидуальная
карточка-задание, выдаваемое преподавателем. Индивидуальная карточка
наклеивается на титульный лист расчетно-пояснительной записки.
2. Расчетно-графическая работа выполняется в виде расчетнопояснительной записки на листах чертежной бумаги (формат 210х297 мм),
соединенных в брошюру-альбом. Оформление РГР (текст, чертежи)
проводится с соблюдением требований ЕСКД (Единой Системы
Конструкторской Документации, ГОСТ 2.105-68) и Стандарта предприятия
«Дипломные и курсовые проекты. Требования к оформлению
пояснительной записки и чертежей», КИСИ, 1990.
3. Сроки выполнения РГР устанавливаются учебными планами
деканатов в соответствии с утвержденными рабочими программами.
Текущий контроль выполнения задач и консультации по ним ведутся
преподавателями кафедры.
4. Прием РГР ведется индивидуально: возможна проверка разделов
теоретических знаний, допускается выдача тестовых задач.
3
РГР № 1. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛИМОЙ
СОСТАВНОЙ СИСТЕМЫ НА ПОСТОЯННУЮ
И ПОДВИЖНУЮ НАГРУЗКИ
Цель работы:
1. Изучение аналитических методов расчета статически
определимых стержневых систем на действие неподвижных и подвижных
нагрузок.
2. Изучение методов построения линий влияния, а также
определения расчетных значений силовых факторов по линиям влияния
при действии заданной подвижной нагрузки.
3. Приобретение навыков определения внутренних усилий M, Q, N и
построения их эпюр и линий влияния (ЛВ).
4. Приобретение практических навыков построения линий влияния
дискретным методом с использованием ПЭВМ на примере расчета фермы.
5. Приобретение навыков использования линий влияния в расчетах
сооружений на действие неподвижных и подвижных нагрузок.
Объем работы: решение двух задач.
Задача 1. Расчет статически определимой составной системы
на постоянную нагрузку
Содержание задачи: построение эпюр изгибающих моментов
поперечных и продольных усилий в элементах составной балочноферменной системы.
Порядок выполнения:
1. Провести кинематический анализ и построить поэтажную схему
заданной системы (стр. 9-12).
2. Из уравнений равновесия отдельных дисков определить реакции в
междисковых и опорных связях.
3. Для каждой балки методом сечений записать уравнения
внутренних усилий M, Q.
4. Построить графики полученных уравнений в виде эпюр.
5. Для выделенной из составной системы фермы определить усилия
в стержнях методами вырезания узлов и сквозных сечений. Результаты
расчета представить в табличной форме.
6. Проверить правильность расчета всей системы.
4
Задача 2. Расчет статически определимой составной системы
на подвижную нагрузку
Содержание задачи: построение линий влияния (ЛВ) опорных
реакций и внутренних усилий в заданном сечении К балки и в четырех
стержнях фермы, определение по ним расчетных значений реакций и
усилий от действия заданной нагрузки, а также невыгоднейшего
положения заданной подвижной нагрузки.
Порядок выполнения:
1. Статическим методом построить линии влияния всех опорных
реакций и внутренних усилий M и Q в заданном сечении К рассмотренной
в 1-ой задаче составной системы.
2. Статическим методом построить линии влияния усилий в раскосе,
стойке и двух поясах фермы составной системы.
3. По построенным линиям влияния определить усилия от заданной
в 1-ой задаче неподвижной нагрузки и сравнить их с полученными там же
результатами.
4. Выявить невыгоднейшее положение подвижной нагрузки и
вычислить расчетные значения указанных силовых факторов.
РГР № 2. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМОЙ
ПЛОСКОЙ РАМЫ
Цель работы:
1. Усвоение теоретических основ расчета статически неопределимых
стержневых систем.
2. Приобретение практических навыков определения внутренних
усилий статически неопределимых систем.
Объем работы: решение двух задач.
Задача 1. Расчет плоской рамы методом сил.
Содержание задачи: при воздействии внешней статической
нагрузки на заданную раму с постоянными по длинам участков изгибными
жесткостями EJ стержней требуется построить эпюры внутренних усилий
М, Q, N.
При раскрытии статической неопределимости пренебречь упругими
осевыми деформациями и деформациями сдвига. Вычисление интегралов
Мора проводить либо способом Симпсона, либо Верещагина по эпюрам
изгибающих моментов.
5
Порядок выполнения:
1. Провести кинематический анализ и определить степень
статической неопределимости n заданной рамы (стр. 13-14).
2. Выбрать основную систему (ОС), выявить основные лишние
неизвестные и составить систему канонических уравнений (СКУ) метода
сил.
3. Провести расчет ОС на заданную внешнюю нагрузку: определить
реакции связей, построить эпюру изгибающих моментов MР, сделать
статическую проверку равновесия узлов.
4. Провести расчет ОС на единичные воздействия лишних
неизвестных: определить реакции связей, построить эпюры изгибающих
моментов М i ( i  1,2 ) .
5. Вычислить коэффициенты канонических уравнений метода сил и
провести их проверку.
6. Вычислить значения основных лишних неизвестных и проверить
их подстановкой в систему канонических уравнений.
7. Определить истинные значения всех реакций связей и построить
окончательную эпюру изгибающих моментов М.
8. Провести кинематическую проверку (допустимая погрешность
вычислений не более 5%).
9. По эпюре M построить окончательные эпюры Q и N.
10. Провести статическую проверку правильности построенных
эпюр.
Задача 2. Расчет плоской рамы методом перемещений.
Содержание задачи: при воздействии внешней статической
нагрузки на заданную раму с постоянными по длине участков изгибными
жесткостями EJ стержней требуется построить эпюры внутренних усилий
M, Q, N.
Порядок выполнения:
1. Провести кинематический анализ и определить степень
кинематической неопределимости n заданной рамы (стр. 15-16).
2. Назначить основную систему (ОС) для расчета методом
перемещений и составить систему канонических уравнений (СКУ) метода
перемещений.
3. Путем наложения табличных решений отдельных балок (табл. 2)
построить эпюры изгибающих моментов в ОС от воздействий единичных
смещений узлов М i ( i  1,2 ) и заданной нагрузки MР.
6
4. Статическим методом определить реактивные усилия во вновь
введенных связях, вычислить коэффициенты СКУ метода перемещений и
провести их проверки.
5. Из СКУ метода перемещений определить неизвестные
перемещения узлов и проверить их подстановкой в систему канонических
уравнений.
6. Построить окончательные эпюры внутренних усилий M, Q, N и
провести статические проверки правильности расчета.
РГР № 3. РАСЧЕТ РАМНО-БАЛОЧНОЙ СИСТЕМЫ
ДИСКРЕТНЫМ МЕТОДОМ
Цель работы:
1. Закрепление теоретических знаний по современным дискретным
методам
определения
напряженно-деформированного
состояния
стержневых систем.
2. Приобретение практических навыков построения дискретных
моделей рамно-балочных систем, определения матриц равновесия,
податливости и реализации полной системы уравнений строительной
механики.
3. Приобретение практических навыков работы с персональным
компьютером в структуре простого интерфейса пользователя.
Объем работы: решение одной задачи.
Содержание задачи: для заданной стержневой системы провести
расчет на воздействие статической нагрузки: образовать дискретную
расчетную модель и вычислить напряженно-деформированное состояние.
Порядок выполнения:
1. Провести кинематический анализ заданной системы (стр. 17-18).
2. Образовать дискретную модель и привести заданную нагрузку к
узловой.
3. Записать конкретный матричный алгоритм расчета и выявить
структуру исходных матриц.
4. Составить матрицы равновесия, податливости и вектор узловых
нагрузок в соответствии с дискретной моделью.
5. Провести реализацию конкретного матричного алгоритма на
ПЭВМ с использованием компьютерной программы MUSM. exe.
6. Показать напряженно-деформированное состояние заданной
системы в виде эпюр M, Q, N и картины ее деформации.
7. Сделать заключение о прочности и жесткости данной системы.
7
ЛИТЕРАТУРА
1. Анохин Н.Н. Строительная механика в примерах и задачах. Ч. I.
Статически определимые системы: Учебное пособие. – М.: АСВ, 1999. –
335 с.
2. Анохин Н.Н. Строительная механика в примерах и задачах. Ч. II.
Статически неопределимые системы: Учебное пособие. – М.: АСВ, 2000. –
464 с.
3. Дарков А.В., Шапошников Н.Н. Строительная механика. – СПб:
Издательство «Лань», 2004. – 656 с.
4. Шакирзянов Р.А. Краткий курс лекций по строительной
механике. – Казань: КГАСУ, 2010. – 115 с.
5. Немов В.Г., Сучков В.Н. Руководство по решению задач
строительной механики: Учебное пособие. – Казань: КГАСУ, 2007. – 118 с.
6. Лукашенко В.И., Шакирзянов Р.А. Методические указания к
выполнению
расчетно-графической
работы
«Расчет
статически
определимой составной системы на постоянную и подвижную нагрузки». –
Казань: КГАСУ, 2012., 2012. – 24 с.
7. Гусев С.В. Методические указания к выполнению расчетнографической работы «Расчет рамы методом сил». – Казань: КГАСУ. 2012.
– 19 с.
8. Гусев С.В. Методические указания к выполнению расчетнографической работы «Расчет рамы методом перемещений». – Казань:
КГАСУ. 2012. – 26 с.
9. Гусев С.В. Методические указания к выполнению работы «Расчет
стержневых систем с помощью полной системы уравнений строительной
механики». – Казань: КГАСУ. 2012. – 19 с.
8
Схемы к РГР № 1 (задачи 1, 2)
9
10
11
12
Схемы к РГР № 2 (задача 1)
13
14
Схемы к РГР № 2 (задача 2)
15
16
Схемы к РГР № 3
17
18
Таблица 2
Элементарные состояния отдельных балок основной системы метода
перемещений
19