СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА

МИНИСТЕРСТВО ИЫСШГГО И СРГДНГГО СПЕЦИАЛЬНОЮ ОЬРАЗОВАНИЯ СССР

Цена Н) коп.

Утверждено

Учебно-методическим управлением по высшему образованию

СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА

Для студентов-заочников строительных специальностей высших учебных заведений Седьмое издание Михаил Николаевич Мигропольскнй СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение.......................................................................................... 3

Общие методические указания...................................................... 4

Литература...................................................................................... 6

Методические указания к темам курса........................................ 7

Введение и основные понятия...................................................... 7

Часть I. Статически определимые системы.................................. 9

Тема 1. Многопролетные статически определимые балки.

Общая теория линий влияния.................................... 9

Тема 2. Балочные и консольно-балочные плоские фермы 12

Тема 3. Трехшарнирныс системы.............................................. 15

Тема 4. Арочные фермы и комбинированные системы . 16

Тема 5. Теория перемещений.................................................... 17

Часть II. Статически неопределимые системы .... 18

Тема 6. Метод сил........................................................................ 18

Тема 7. Статически неопределимые арки................................... 21

Тема 8 Неразрезные балки........................................................... 22

Тема 9. Статически неопределимые фермы............................... 23

Тема 10. Метод перемещений ............................................. 24

Тема 11. Смешанный метод. Комбинированный и при­
ближенный способы.......................................................................... 25

Тема 12. Пространственные системы...................................... 26

Тема 13. Расчет систем по несущей способности ........................... 26
Часть III.Устойчивость и динамика стержневых систем............ 28
Раздел первый. Устойчивость стержневых систем ................. 28
Раздел второй. Основы динамики стержневых систем......... 29
Часть IV. Основы расчета пространственных тонкостен­
ных систем................................................................................................ 30

Контрольные работы .................................................................... 31

Общие указания о порядке выполнения контрольных работ 31

Задачи ............................................................................................. 32

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЬЦИАЛ ЬНО.О
._________________ ОБРАЗОВАНИЯ СССР

Утверждено

Учебно-методическим управлением

по высшему образованию

23 сентября 1969 года

СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Для студентов-заочников строительных специальностей высших учеоных заведений

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫСШАЯ ШКОЛА» Москва 1970

Методические указания по курсу «Строительная механика» составлены канд. техн. наук, доц. М.Н.Мит-ропольским в соответствии с программой курса, утверж­денной Учебно-методическим управлением t по высшему образованию.

При составлении методических указаний учтен опыт работы кафедры строительной механики ВЗИСИ.

Михаил Николаевич Митропольскнй

СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА

Редактор И. Н. Драчук

Типический редактор А. К. Нестерова

Корректор Л, 3. Черникова

Сдана в набор AIU 1970 г. Подписано к пачапГ 23/VII 1970 г. Формат 84X 1067м.

Объем 2.S печ. л. 4,2 усл. п, л. Уч.-и»д. л. 3,67 Изд. № УМО/5253

Тираж 38000 экз. Заказ № 304 Цен» 10 коп.

Издательство «Высшая школа» Типография JA 32 Главполиграфпроыа. Москва. Цветной бульвар, 26. Введение

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ляется основойне только подготовки, но и всей дея­тельности инженера.По основным разделам курса на учебно-консультационных пунктах (УКП) читаются… Только глубокое знание теории дает возможность решать любые практические… По важнейшим разделам курса студент-заочник вы­полняет индивидуальные контрольные работы. Само­стоятельность…

Б

Студенты санитарно-технических («Теплоснабжение и вентиляция» — ТВ и «Водоснабжение и канализа­ция»— ВК), технологических («Производство строи­тельных изделий и конструкций» — СД) и инженерно-экономических («Экономика и организация строитель­ства»— ЭОС, «Экономика и организация промышлен­ности строительных материалов» — ЭС, экономика и организация городского хозяйства — ЭГХ) специально­стей изучают сокращенный курс строительной механи­ки, куда входят почти все разделы (темы) первой ча­сти курса и только некоторые темы из второй части курса.ч

В методических указаниях к каждой теме даны ссылки на учебную литературу, необходимую для изу­чения данной темы, причем учебный материал, отме­ченный звездочками, как в ссылках на литературу (на­пример, [12]* или [13]*, см. стр. 9), так и в тексте (например, «Тема 4*. Арочные фермы и комбиниро­ванные системы», см. стр. 21) изучается только студен­тами строительных специальностей (ПГС, ГДС, МТ, СХС, АД и ГС).

Основным учебником является учебник И. М. Раби­новича [1]. При его отсутствии можно пользоваться одним из учебников [2], [3], [4], [5], [6], [7] или [8], при­веденных в перечне литературы (см. стр. 7—9). При этом нужно иметь в виду, что в учебниках [7] и [8] освещены не все вопросы, подлежащие изучению студентами строительных специальностей, и поэтому они рекомен­дуются в основном для студентов, изучающих сокра­щенный курс (ТВ, ВК, СД, ЭОС, ЭС, ЭК). Для при­обретения навыков в решении задач в дополнение к выбранному учебнику следует взять одно из посо­бий [9], [10] или [11] (для третьей части курса [18], [19]). Вопросы матричных методов решения задач строитель­ной механики (для студентов строительных специаль­ностей) следует изучать по пособиям [12] или [13], по­скольку в основной литературе они совсем не освеще-1ты, или освещены недостаточно. Таким образом, при­ступая к изучению курса, надо выбрать из перечня рекомендованной литературы один из учебников, одно пособие по решению задач, и (для студентов строитель­ных специальностей) одно из пособий по матричным методам.

На первом этапе рекомендуется внимательно про­честь указанную в настоящем методическом пособии учебную литературу по изучаемой теме, обратив осо­бое внимание на общий подход к изучаемому вопросу и общие принципы решения разбираемого класса за» дач. На этом этапе не обязательно запоминать все формулы и выводы. Когда будет усвоена общая мето­дика, следует прочесть материал снова, составить крат­кий конспект и проделать необходимые выводы. После этого следует обратиться к выбранному пособию [9], [10] или [11] и внимательно разобрать решенные там задачи. Если в результате не останется неясных вопро­сов, надо перейти к самостоятельному решению задач, пользуясь лишь одним учебником, и не обращаясь к разбору решений, приведенных в пособиях. Если в ре­зультате такого решения будут достигнуты правильные ответы, то можно перейти к решению задач без помощи учебника.

Наконец, когда не останется неясных вопросов, по­лезно еще раз внимательно прочесть рекомендованный материал учебника, после чего приступать к выполне­нию соответствующей контрольной работы.

В случае, когда тот или иной вопрос все же остает­ся неясным, рекомендуется, по возможности, посмот­реть его изложение в другом учебнике. При отсутствии необходимого учебника нужно обратиться за консуль­тацией (устной или письменной) к преподавателю.

Если студент-заочник имеет возможность посещать лекции на УКП, то это ни коей мере не освобож­дает его от самостоятельной работы с учебниками, так как, во-первых, лекции читаются только по основным вопросам курса, а, во-вторых, посещение лекций дает возможность лишь получить общее знакомство с основ­ными разделами курса. Глубокое усвоение любого пред­мета достигается лишь в процессе самостоятельной работы.

Литература Основная, к 1 и 2 частям, курса

1. Рабинович И. М. Основы строительной механики стерж­
невых систем. Госстройиздат, 1960.

2. Д а р к о в А. В. и Кузнецов В. И. Строительная механика.
сВысшая школа», 1962.

3. Киселев В. А. Строительная механика. Госстройиздат, 1967.

4. С н и т к о Н. К. Строительная механика. «Высшая школа>.
1968.

5. Рабинович И. М. Курс строительной механики, ч. 1 и 2.
Госстройиздат, 1950 и 1954.

6. Прокофьев И. П. Теория сооружений, ч. 1 и 2. Транс-
желдориздат, 1947.

7. Жемочкин Б. Н. и Пащевский Д. П. Статика соору­
жений. Госстройиздат, 1959.

8. Дыховичный А. И. Строительная механика. «Высшая
школа», 1966.

Пособия к решению задач

9. Сборник задач по теории сооружений. Под ред. И. М. Раби­
новича. Госстройиздат, 1962. v

10. Бы чк о в Д. В. и др. Руководство к практическим занятиям
по строительной механике. Госстройиздат, 1961.

11. Киселев А. В. и др. Строительная механика в примерах
и задачах. Госстройиздат, 1964.

Пособия по матричным методам решения задач строительной механики

12. Смирнов А. Ф. и др. Расчет сооружений с применением
вычислительных машин. Госстройиздат, 1964.

13. Митропольский М. Н. Применение теории матриц
к решению задач строительной механики. «Высшая школа». 1969.

Основная к 3 части курса

14. Прокофьев И. П. и Смирнов А. В. Теория сооруже­
ний, ч. 3. Трансжелдориздат, 1948.

15. Киселев В. А. Строительная механика (специальный
курс) Стройиздат, 1964.

16. Смирнов А. Ф. Устойчивость и колебания сооружений.
Трансжелдориздат, 1958.

17. Раевский А. И. Основы расчета сооружений на устой­
чивость. «Высшая школа», 1962 (только по вопросам устойчивости
сооружений).

Кроме того: учебники: [1], (4] и [5].

Пособия по решению задач

18. Б е з у х о в Н. И. и Л у ж и н О. В. Устойчивость и дина­
мика сооружений в примерах и задачах. Госстройиздат, 1964.

19. Клейн Г. К- и др. Руководство к практическим занятиям
По специальному курсу строительной механики. «Высшая школа»,
1964.

Кроме того пособие [9].

Основная, к 4 части курса

20. Жемочкин Б. Н. Теория упругости. Госстройиздат, 1957.

21. Власов В. 3. Тонкостенные пространственные системы.
Госстройиздат, 1958.

22. К о л к у н о в Н. В. Основы расчета упругих оболочек.
«Высшая школа», 1963.

23. Власов В. 3. Общая теория оболочек. Физматиздат, 1949.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ТЕМАМ КУРСА Введение и основные понятия

Литература: [1] § 1.1—2.8; [2], Введение, § 1.1—3.1; [3], § 1 — 19; [4], § 1-10, приложение*; [5], ч. 1, гл. 1, § 1-7, гл. 2, § 1-Ю; [6], ч. 1, § 1-4; [7], Введение, § 1-7; [8], § 1-6; [9], гл. 1, задачи 1.1-1.24; [10], § 1; [11], гл. 2, § 2.1; [12]*, § 8-12; [13]*, Введение, § 1.

Методические указания

Изучение строительной механики необходимо начать с повторения основных положений теоретической меха­ники (статики) и сопротивления материалов, касаю­щихся понятий прочности, жесткости и устойчивости.

Особо важное значение имеет умение правильно определять внутренние усилия при помощи известного из сопротивления материалов метода сечений. При этом надо помнить условия равновесия сил на плоско­сти (три уравнения равновесия) и в пространстве (шесть уравнений равновесия). Надо знать основные типы опор, уметь определять возникающие в них реак­ции и направления возможных перемещений. Надо вспомнить, что обычно реакции неизвестного направле­ния определяются их проекциями на выбранные оси координат. При этом иногда, для удобства, можно ■ пользоваться осями любого направления, а не обяза­тельно взаимно-перпендикулярными. Следует иметь в виду, что первым этапом расчета обычно является определение опорных реакций, которые являются таки­ми же внешними силами, как и заданная нагрузка.

Большую роль в курсе строительной механики иг­рают эпюры внутренних усилий (изгибающих и крутя­щих моментов, поперечных и продольных сил). Метод

построения эпюр известен также из курса сопротивле­ния материалов. Очень важно повторить не только по» рядок построения эпюр, но и вспомнить правила их проверки (дифференциальную и интегральную зависи­мости между эпюрами М и Q и нагрузкой).

С историей развития строительной механики уча­щийся должен хотя бы кратко ознакомиться уже в на­чале курса; более подробно это следует сделать по мере прохождения отдельных тем. Исторический мате­риал удобно расположен в основном учебнике [1]. Бо­лее подробные сведения можно получить в книге [5].

Изучая понятие расчетной схемы, надо усвоить, что выбор той или иной расчетной схемы явдяется важным этапом расчета сооружения. Расчетная схема тесно свя­зана с методами дальнейшего расчета сооружения, с допущениями и предпосылками, лежащими в основе расчета. Для одного и того же сооружения нередко можно предложить разные расчетные схемы, выбор ко­торых зависит от требуемой точности расчета.

Если в сопротивлении материалов главным образом изучались постоянные нагрузки всех видов, то в строи­тельной механике большое место занимают временные и подвижные нагрузки, температурные воздействия, смещения опор и другие факторы, способные вызвать усилия в системе и ее деформацию.

Изучая кинематический анализ сооружений, надо усвоить понятия: диск, кинематическая связь, степень свободы, степень статической неопределимости, геомет­рическая неизменяемость. При проверке геометрической неизменяемости по аналитической формуле №=ЗД— —2Ш—С следует обратить внимание на подсчет числа простых шарниров. Необходимо усвоить, что шарнир, соединяющий не два, а п дисков, эквивалентен п—1 простым шарнирам. Кроме того, следует иметь в виду, что под диском понимается такая часть системы, геометрическая неизменяемость и статическая опреде­лимость которой уже установлены. Если диск сам по себе статически неопределим (например, жесткий замкнутый контур), то вся система будет статически определимой лишь в смысле определения силовых воз­действий на диски.

Особое внимание надо обратить на проверку пра­вильности образования геометрически неизменяемых

систем, твердо усвоив правило взаимного соединения дисков и присоединения систем к неподвижному осно­ванию. При этом важно знать, что осью диска считает­ся линия, соединяющая центры шарниров, присоединя­ющих его к другим дискам. При анализе структуры большое значение имеет правило замены двух пересе­кающихся стержней условным шарниром. (Последний может быть образован и двумя параллельными стерж­нями, пересекающимися в бесконечности).

Изучив признаки мгновенной изменяемости, необхо­димо попрактиковаться в их отыскании в сложных си­стемах.

Появление и широкое распространение новых мощ­ных вычислительных средств приводит к коренным, ка­чественным изменениям в методах проектирования и в способах расчета сооружений. Появляется возмож­ность в короткое время просчитывать сложные вариан­ты (по уточненным расчетным схемам с более пол­ным учетом физических свойств материала). В связи с этим в строительной механике все большую и боль­шую роль приобретают численные методы анализа, хорошо приспособленные для реализации на цифровых электронных вычислительных машинах. Для лучшего усвоения новых методов решения задач строительной механики необходимо в самом начале изучения курса повторить из курса высшей математики основы матрич­ного исчисления и линейные преобразования векто­ров. Необходимо повторить правила операций над матрицами: сложение матриц, умножение матриц на скаляр, перемножение двух матриц, умножение матри­цы на матрицу-столбец, умножение матрицы-строки на матрицу-столбец, обращение, транспонирование матриц и пр. Необходимый материал по этим вопросам изла­гается в курсах высшей математики (например, учеб­ное пособие Н. В. Ефимова «Квадратичные формы и матрицы». Физматиздат, 1963). Достаточно подробно основные сведения из теории матриц систематизирова­ны в книгах [4], [12], [13].

Вопросы для самопроверки

1. Какие опоры применяются в плоских системах, как они условно обозначаются, какие реакции возни-