Будівельна механіка

Наука «Механіка матеріалів і контрукцій» займається в основному вивченням міцності, стійкості та жорсткості переважливо окремих елементів конструкцій.

Об´эктом вивчення «Будівельної механіка» буде ціла конструкція. Задачі цієї науки полягають в розробці методів визначення внутрішніх зусиль в матеріалі конструкції і їх переміщень, а також в дослідженні стійкості і жорсткості конструкції.

Будівельна механіка широко використовує методи теоретичної механіки. Велику роль в роз´язку сучасних проблем цієї науки грають аналітичні і числові методи, які викладені в курсі висщої математики. Для останнього часу є характерним використання матричного обчислення, итераційних методів. В будівельній механіці знаходять використання як аналітичні так і числові методи при розв´язку конкретных задач. А ось графічні і графо - аналітічні методи використовуються не так часто.

Мета:-. це вивчення методів розрахунку напружено-деформованого стану реальних елементів машинобудівних і будівельних конструкцій,  представлених  стержневими  системами,  пластинками та їх комбінаціями.

Завдання : - вивчення сучасних розрахунків на міцність, стійкість, жорсткість, довговічність, надійність складних конструкцій і деталей, які є складовою частиною автомобілів. Дати студентам практичні навички в розробці розрахункових схем навантаження складних конструкцій, в використанні типових розрахунків на міцність, стійкість, жорсткість та ін., в роботі з довідковою, нормативною та технічною літературою і державними стандартами.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

знати: ... - сучасні методи розрахунків деталей на міцність, стійкість, жорсткість та ін.;

- основи теорії згину і кручення тонкостінних стержнів;

- методи визначення зусиль в стержнях плоских ферм і арочих конструкцій;

- основні конструкційні матеріали металевих конструкцій та їх механічні властивості;

- нерухомі з’єднання деталей металоконструкцій і методи їх розрахунку на міцність.

вміти: .. - проводити розрахунки на міцність і жорсткість тонкостінних стержнів відкритого та закритого профілю при згині та крученні;

- визначати зусилля та напруження в плоских шарнірно-стержневих конструкціях;

- визначати напруження та деформації в товстостінних циліндрах, симетрично навантажених відносно осі;

- проектувати з широким застосуванням елементів вузлів і складених одиниць;

- технічно грамотно експлуатувати наявні в господарстві машини, механізми, транспортні засоби;

- вдосконалювати існуючі транспортні машини і механізми.

Тема 1. .. Вступ. Загальні положення. Задачі будівельної механіки.  Розрахункові схеми. Системи і їх елементи.

Тема 2 . .. Статично визначені системи. Типи опор та їх схематичне зображення. Умови геометричної незмінності стрижневих систем. Умови рівноваги статично визначених геометрично незмінних систем.

Побудова епюр згинальних моментів M і поперечних сил Q від постійно діючих навантажень. Рухоме навантаження. Лінії впливу (л.в.) опорних реакцій, згинальних моментів і поперечних сил. Визначення зусиль R, M, Q, за допомогою ліній впливу від постійних і рухомих навантажень. Визначення небезпечного перетину балки під час пересування вантажного візка.

Тема 3 .. Поняття про ферми і арки. Класифікація ферм по контурах їх поясів і систем решіток. Умови статичного визначення і геометричної незмінності ферм. Графічний і аналітичний методи визначення зусиль в стрижнях ферм від постійних навантажень. Способи побудови ліній впливу зусиль у стрижнях ферм. Обчислення зусилля від постійного та рухомого навантажень за лініями впливу. Визначення найбільш навантажених стрижнів верхнього та нижнього поясів і розкосів від рухомого навантаження. 

Теорія переміщень у пружних системах. Робота зовнішніх сил. Потенційна енергія. Теореми про взаємність робіт і переміщень взаємності. Визначення переміщень (інтеграл Мора). Правило Верещагіна.

Тема 4 ..Статично невизначені системи. Балки і ферми. Ступінь статичної невизначеності. Канонічні рівняння методу сил. Побудова епюр М для балок і рам від постійних навантажень. Перевірка епюр. Визначення переміщень. Розрахунок зусиль в стрижнях статично невизначених ферм. Визначення переміщень вузлів ферм. Розрахунок шпренгельної балки.

Тема 5 ..Матеріали сталевих конструкцій. Сталі, що застосовуються для виготовлення металевих конструкцій. Механічні властивості і хімічний склад сталей. Вуглецева сталь звичайної якості за ГОСТ 380-88. Групи сталі, розкислювання сталі, категорії поставок. Позначення сталі. Низьколеговані сталі за ГОСТ 19281-73 і ГОСТ 19282-73. Вплив різних компонентів на властивості сталі. Категорії поставок. Позначення сталі.

Тема 6 ..Навантаження і методи розрахунку. Статичні і динамічні навантаження. Вітрове навантаження. Транспортні і монтажні навантаження. Навантаження робочого і неробочого стану. Сполучення навантажень. Розрахунок за методом допустимих напружень. Розрахунок за методом граничних станів. 

Тема 7 ..Зварні і болтові з’єднання. Ручне, автоматичне і напівавтоматичне зварювання. Розрахунок стикових швів на розтяг, стиск і вигин. Розрахунок швів на спільну дію згину і розтягування, вигину і зрізу. Розрахунок кутових швів на дію осьової сили і згинальних моментів і від спільної їх дії. Болтові з'єднання. Болти грубої, нормальної і підвищеної точності. Розрахунок групи болтів на осьову силу, від вигину і поперечної сили. Високоміцні болти, матеріал і області їх застосування. Розрахунок групи болтів на осьове навантаження. 

Тема 8 ..Металева конструкція на прикладі двобалкового мостового крана. Конструкція мосту. Навантаження і їх поєднання. Розрахункова схема мосту. Вибір перетину головної балки. Перевірка поясу і стінки на місцеву стійкість. Перевірка балки на статичну жорсткість. Стиснене кручення балок замкнутого перетину. Розрахунок кінцевої балки.

Металева конструкція ґратчастого типу на прикладі конструкції мостового крана. Конструкція мосту. Навантаження і їх поєднання. Розрахунок стиснутих стрижнів. Формула Ейлера. Розрахунок верхнього та нижнього поясів. Визначення прогину головної ферми. 

Екзаменаційні питання з навчальної дисципліни

“Будівельна механіка ”

1. Основні положення. Задачі будівельної механіки.
2. Методи будівельної механіки. Розрахункові схеми. Системи та їх елементи.
3. Основні типи в’язей,    що розглядаються в будівельній механіці.
4. Стержневі системи. Умови геометричної незмінності стержневих систем.
5. Зв’язок геометрично незмінної системи з землею.
6. Статична визначеність конструкцій відносно опорних закріплень.
7. Визначення зусиль в стержнях статично визначених фермах методом вирізування вузлів.
8. Визначення зусиль в стержнях статично визначених фермах методом перерізів.
9. Розрахунок арочних конструкцій.
10. Розрахунок споруд на дію рухомого навантаження. Принцип незалежності дії сил.
11. Поняття про лінії впливу. Побудова ліній впливу опорних реакцій.
12. Побудова ліній впливу поперечних сил і згинальних моментів для без консольних і консольних балок.
13. Лінії впливу переміщень. Метод пружних вантажів при побудові епюри прогинів. Фіктивні балки.
14. Визначення переміщень в статично визначених системах. Переміщення від дії зовнішніх сил, зміщення опор, температурні переміщення.
15. Статично невизначені системи. Розкриття статичної невизначеності.
16. Температурні деформації в статично невизначених системах.
17. Дія осадки опор в статично невизначених системах.
18. Канонічні рівняння методу сил в статично невизначених системах. (Метод Верещагіна при визначенні коефіцієнтів канонічного рівняння).
19. Поняття про динаміку конструкцій. Число ступенів вільності конструкції.
20. Рівняння руху конструкції. Методи виводу рівнянь руху конструкції ( статичний, кінематичний, енергетичний).
21. Матрична форма визначення переміщень в плоских стержневих системах ( матриці переміщень, одиничних зусиль, податливості, грузових зусиль).              
22. Динаміка конструкцій споруд. Загальні відомості.
23. Основні методи, що використовуються для виводу рівнянь руху конструкцій.
24. Системи з однією ступінню вільності.
25. Вільні затухаючі коливання.
26. Вимушені коливання без врахування затухання.
27. Коливання конструкцій при дії вібраційних, імпульсних і гармонійних сил.
28. Вимушені коливання з врахуванням затухання.

9. Розподіл балів, які отримують студенти

Приклад для іспиту

Т1, Т2 ... Т8 – теми змістових модулів.

Шкала оцінювання: національна та ECTS