4. Структура и содержание дисциплины «Строительная механика»

Лек.

Пр.

СР

КнР

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Лекции 3 семестр.

Модуль 1. Статика абсолютно твердого тела.

1.

Введение в механику. Три части теоретической механики – статика, динамика и кинематика. Основные понятия и положения. Влияние внешних воздействий на архитектурную композицию. Основные понятия статики: сила, система сил, эквивалентные системы, равнодействующая системы сил, равновесие системы сил; абсолютно твёрдое (жесткое) тело; материальная точка; свободное тело;. Силы распределённые и сосредоточенные.

Момент силы – понятие, знак. Связи – функции и направление. Реакция связей. Кинематика системы тел. Степени свободы точки, диска. Условия геометрической неизменяемости..

3

1

2

2

Система сходящихся сил. Равнодействующая системы, графический и аналитический способы её определения. Условие равновесия системы сходящихся сил. Теорема о трех силах. Теорема Вариньона. Система параллельных сил. Силы, направленные в одну сторону. Теорема о равнодействующей двух сил. Силы, направленные в противоположные стороны, теорема о равнодействующей

3

3

2

3

Теорема о поведении равнодействующей при повороте сил. Центр параллельных сил. Центр тяжести тела. Теоремы о переносе силы параллельно самой себе в плоскости и пространстве, о переносе пары, о равнодействующей пары

3

5

2

4

Произвольная система сил. Приведение произвольной системы сил к общему центру. Определение центра приложения силы, исключающего вращение. Главный вектор и главный момент. Определение и свойства. Различные случаи приведения плоской системы произвольно расположенных сил. Условия равновесия (главная форма и частные случаи).

3

7

2

3

16

-

-

-

-

-

-

зачёт.

Практические занятия 3 семестр

1

Векторная алгебра. Действия с векторами: сложение, разложение, графические и аналитические методы. Проекции на оси, плоскости.

3

1

2

2

Контольная работа по первому занятию.

Исследование геометрической неизменяемости и мгновенной изменяемости плоских стержневых систем.

3

2

2

.

3

Система сходящихся сил. Опеделение суммы и равнодействующей. (Графический, графо-аналитический методы решения задач и метод проекций). Равновесие трёх непараллельных сил.

3

3

2

4

Равновесие сходящихся сил. Определение усилий в узле фермы. (Графический, графо-аналитический методы). Контрольная работа: Определение равнодействующей и суммы сил.

3

4

2

5

Система параллельных сил. Сложение сил. Вычисление равнодействующей и точки её приложения. Равновесие.

3

5

2

Р1

6

Контрольная работа: определение равнодействующее параллельных сил. Центр тяжести. Определение центра тяжести простых фигур.

3

6

2

2

7

Определение центра тяжести сложных фигур.

3

7

2

2

8

Момент пар сил. Сложение пар сил. Равновесие пар сил. Момент силы относительно точки. Теорема Вариньона.

3

8

2

1

.

9

Контрольная работа: определения моментов относительно центра. Определение момента пары.

Определение опорных реакций однопролетных балок путём приведения нагрузки к трём силам.

.

3

9

2

1

Сдача РГР №1

10

Произвольная система сил. Определение равнодействующей произвольной плоской системы сил. Три формы равновесие произвольной плоской системы сил в плоскости.

3

10

2

Р2

11

Произвольная система сил. Определение опорных реакций разрезных многопролетных балок.

3

11

2

2

12

Произвольная система сил Расчет опорных реакций ферм и рам.

3

12

2

3

13

Определение усилий в стержнях фермы.

3

13

2

2

14

Трение. Определение неизвестных из условия предельного равновесия с учетом сил трения. Устойчивость от опрокидывания при боковой нагрузке.

3

14

2

1

Сдача РГР №2

15

Определение реакции по линиям влияния

3

15

2

16

Итоговая контрольная работа с защитой 4-5 студентами от имени подгупп (пятёрок)

3

16

2

2

Итого по 3 семестру

16

32

16

-

64

Модуль 2. Сопротивление материалов.

Лекции 4 семестр.

1

Наука о сопротивлении материалов. Основные понятия – прочность, жесткость, устойчивость. Расчётная схема. Классификация элементов. Метод сечений. Внутренние силовые факторы –N, M, Q. Эпюры усилий. Виды деформаций, соответствующие составляющим главного вектора и главного момента. Напряжения полные, нормальные и касательные. Напряжения по наклонным площадкам. Закон парности касательных напряжений. Главные площадки.

Абсолютная и относительная продольные деформации.

3

9

2

2

Растяжение и сжатие. Диаграммы растяжения и сжатия пластичных и хрупких материалов. Закон Гука. Модуль упругости. Принцип Сен-Венана. Изменение поперечных размеров при растяжении и сжатии. Коэффициент Пуассона.

3

11

2

3

Чистый сдвиг. Условие прочности при сдвиге. Закон Гука при сдвиге. Модуль упругости второго рода. Зависимость между модулем упругости первого и второго рода. Смятие, срез, скалывание.

3

13

2

4

Кручение. Напряжения, деформации, перемещения. Три типа задач сопротивления материалов. Расчёт на прочность при растяжении и сжатии и кручении.

3

15

2

3

5

Изгиб. Изгибающий момент и поперечная сила, правило знаков. Чистый изгиб. Гипотезы, нормальные напряжения при чистом изгибе. Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом, поперечной силой и интенсивностью нагрузки. Поперечный изгиб.

Касательные напряжения. Формула Д.И.Журавского для касательных напряжений. Распределение касательных напряжений в сечениях балок различной формы.

4

1

2

2

тестирование

6

Перемещения при изгибе. Дифференциальное уравнение оси изогнутого бруса и его решение. Метод непосредственного интегрирования. Граничные условия. Статически неопределимые задачи

4

2

2

7

Сложное сопротивление. Косой изгиб. Нулевая линия, силовая линия, плоскость кривизны, напряжения. Прогиб и угол поворота. Условие прочности. Внецентренное сжатие коротких стоек. Общий случай. Напряжение. Нулевая линия Ядро сечения. Построение ядра сечения простейших сечений.

4

3

2

2

8

Устойчивость сжатых стержней. Формула Эйлера для определения критической силы. Подбор сечений сжатых стержней с учётом устойчивости. Методы обеспечения устойчивости.

4

4

2

9

Основы расчёта на динамические нагрузки. Степени свободы, основные понятия, Равновесие. Свободные колебания

4

13

2

10

Вынужденные колебания, резонанс, биение, динамический коэффициент

5

14

2

1

тестирование

11

Статика сооружений. Классификация сооружений по назначению и способам расчета. Расчетная схема сооружения. Ферма, шпренгельная ферма.

5

15

2

12

Статически определимые плоские рамы. Правила знаков. Правила определения внутренних сил в сечениях элементов рамы. Правила построения эпюр Q, M, N для рамных конструкций.

5

16

2

Тестирование

13

5

18

16

18

экзамен

Практические занятия 4 семестр.

1

Растяжение и сжатие. Построение эпюр продольных сил и нормальных напряжений. Закон Гука.

4

1

2

2

Растяжение и сжатие. Построение эпюр продольных сил, нормальных напряжений и перемещений. Учет собственного веса.

4

2

2

Р3

3

Растяжение и сжатие. Статически неопределимые задачи. Самостоятельная работа.

4

3

2

4

Контрольная работа: задачи на растяжение. Фермы. 4 способа расчета усилий в стержнях ферм.

4

4

2

5

Геометрические характеристики поперечных сечений. Построение главных центральных осей и эллипсов инерций сечений с осью симметрии.

4

5

2

Р1

ч.2

Сдача РГР №3.

6

Геометрические характеристики поперечных сечений. Построение главных центральных осей и эллипса инерции сложного сечения.

4

6

2

7

Изгиб. Построение эпюр M и Q простых балок.

4

7

2

Р5

8

Изгиб. Построение эпюр M и Q разрезной балки.

4

8

2

Сдача РГР №1 (ч.2)

9

Изгиб. Подбор сечений балки. Построение эпюры нормальных напряжений.

4

9

2

2

10

Изгиб. Построение эпюр касательных напряжений для балок различных сечений.

4

10

2

11

Построение изогнутой оси балки методом начальных параметров.

4

11

2

2

Контрольная работ: Изгиб

12

Внецентренное сжатие. Определение напряжений во внецентренно-сжатых стойках. Построение ядра сечения.

4

12

2

Р1

ч.3

Сдача РГР №5.

13

Косой изгиб. Построение нулевой линии и линии кривизны. Расчет прогибов и напряжений

4

13

2

14

Расчет стержней на кручение.

4

14

2

2

15

Устойчивость сжатых стержней. Определения критической силы.

4

15

2

Сдача РГР №4 (часть 3).

16

Устойчивость сжатых стержней. Подбор сечения сжатого стержня.

4

16

2

32

Итого по 4 семестру

16

32

14

18

Итого за 2 курс

32

64

30

18

144 (4 зе)

Модуль 3. Статика стержневых систем

Лекции 5 семестр.

1

Распорные конструкции (Трехшарнирные арки и рамы). Аналитический расчет трехшарнирной арки. Рациональное очертание оси арки.

5

1

2

2

Основные энергетические теоремы для упругих систем. Основные понятия и гипотезы. Обобщенные силы и обобщенные перемещения. Работа внешних сил (теорема Клайперона). Работа внутренних сил. Потенциальная энергия. Теоремы Кастилиано и Лагранжа

5

3

2

3

Возможная работа внешних и внутренних сил. Теорема о взаимности работ (теорема Бетти). Теорема о взаимности перемещений (теорема Максвелла).. Теорема о минимуме потенциальной энергии. Теорема и формула Мора. Правило Верещагина.

5

5

2

4

Определение перемещений в статически определимых системах от действия внешних сил.

Статически неопределимые системы. Степень статической неопределимости. Метод сил. Выбор основной системы метода. Уравнение совместности деформаций

5

7

2

5

Канонические уравнения метода сил. Коэффициенты канонических уравнений метода сил. Эпюры внутренних усилий статически неопределимых рам.

5

9

2

6

Метод сил. Уравнение трёх моментов Расчёт статически неопределимых балок методом сил Усилия от осадки опор и перепада температур.

5

11

2

7

Расчёт статически неопределимых ферм

5

13

2

8

Определение перемещений в статически неопределимых стержневых системах

5

15

2

Практические занятия 5 семестр.

1

Определение усилий в шпренгельной ферме

5

1

2

2

Построение эпюр усилий в простых рамах (методом сечений).

5

2

2

Р6

3

Построение эпюр усилий в рамах с наклонным стержнем (методом сечений).

5

3

2

4

Построение эпюр усилий в составных рамах (методом характерных сечений).

5

4

2

5

Определение усилий в распорных конструкциях (трехшарнирных рамах).

5

5

2

1

Контрольная работа.

6

Определение усилий в распорных конструкциях (трехшарнирных арках).

5

6,7

4

Р7

Сдача РГР №6.

7

Определение перемещений в статически определимых конструкциях от силового воздействия.

5

8

2

8

Определение перемещений в статически определимых конструкциях от температурного воздействия.

5

9

2

1

Контрольная работа.

9

Определение перемещений в статически определимых конструкциях от смещения опор.

5

10

2

Сдача РГР №7

10

Метод сил. Определение внутренних усилий в статически неопределимой раме от действия внешних сил, осадок опор, температурных воздействий.

5

11,12,13

6

2

Р8

11

Определение усилий в статически неопределимой ферме

5

14,15

2

1

Сдача РГР №8

13

Итоговая контрольная работа

5

16

2

зачёт

Итого по 5 семестру

16

32

5

53

Лекции 6 семестр.

1

Метод перемещений. Степень кинематической свободы. Канонические уравнения метода перемещений.

6

1

2

2

Блок-схемы алгоритмизация методов сил и перемещений.

6

3

2

3

Смешанный метод расчёта статически неопределимых конструкций,

6

5

1

4

Метод конечных элементов расчёта конструкций.

6

7

2

5

Приближенные методы расчёта стержневых систем.

6

9

6

Обзор: Напряженное состояние плоских конструкций – балка-стенка, фундаменты, основания

6

11

2

7

Напряженное состояние плит перекрытий и оболочек

6

13

8

Анализ разрушений при техногенных и природных катастрофах

6

15

2

18

экзамен

Практические занятия 6 семестр.

1

Расчёт неразрезной балки

6

2

2

Р8

2

Определение перемещений в статически неопределимых конструкциях

6

4,6

4

3

Метод перемещений. Расчет кинематически неопределимой рамы на действие внешних сил. Выбор основной системы. Построение единичных и грузовых эпюр. Нахождение и проверка правильности коэффициентов канонических уравнений.

6

8

2

Р9

Сдача РГР№8.

Решение системы канонических уравнений. Построение эпюр внутренних усилий и проверка правильности построения эпюр.

6

10

2

5

Расчет статически неопределимых систем смешанным методом.

6

12

2

Сдача РГР №9

6

Приближенный расчёт рам

6

14

2

7

Определение усилий в пространственных конструкциях

6

16

2

Итого по 6 семестру

16

16

5

18

Итого по 3 курсу

32

48

10

18

108(3зе)

Итого по дисциплине

64

112

40

36

252(7зе)

Самостоятельная работа

1

Теоретическая механика, как наука, история её развития.

3

1

1

2

Метод проекций. Понятие проекции, направление, знак. Проекция силы на ось и на плоскость.

3

2

1

3

Кинематика системы тел. Степени свободы точки, диска. Условия геометрической неизменяемости. Анализ образования геометрически неизменяемых систем. Мгновенно изменяемые системы.

Аксиомы статики и следствия из аксиом. Практическое применение аксиом в повседневной жизни. Реакция связей. Виды связей. Конструктивное решение связей. Создать альбом связей.

3

4

2

4

Равнодействующая системы параллельных сил. Равновесие системы параллельных сил. Определение центра тяжести, центры тяжести простых фигур. Методы нахождения центра тяжести (симметрии, разбиения и отрицательных масс, экспериментальный метод).

3

6

3

Тестирование

5

Пара сил. Основные свойства пары (теорема о равнодействующей пары сил; теорема об алгебраической сумме моментов сил, составляющих пару, следствия из этих теорем). Теорема о переносе силы параллельно самой себе в плоскости и в пространстве. Центр тяжести тела.

3

8

2

6

Элементы графической статики. Силовой и веревочный многоугольники. Принцип возможных перемещений. Определение опорных реакций.

3

10

2

7

Трение. Законы Кулона. Реакции шероховатых связей. Угол и коэффициент трения. Конус трения и его свойства. Трение на наклонной плоскости. Устойчивость против опрокидывания. Коэффициент устойчивости.

3

12

2

Тестирование

8

Линии влияния реакций.

3

14

2

9

3

16

1

зачёт

1

Нагрузки, их классификация, особые нагрузки.

Напряжения по наклонным площадкам. Закон парности касательных напряжений. Главные площадки.

4

2

1

2

Наиболее важные свойства материалов – прочность, твердость, упругость, пластичность. Вязкость, ползучесть, релаксация, выносливость. Зависимость упругих и прочностных характеристик от температуры

4

4

1

3

Методы расчета строительных конструкций – метод допускаемых напряжений, метод разрушающих нагрузок, метод предельных состояний. Две группы предельных состояний Понятие о Теориях прочности – теория наибольших нормальных напряжений,

4

6

1

4

Поперечный изгиб. Определение напряжений, подбор сечений из различных материалов.

4

8

3

тестирование

5

Построение изогнутой оси методом начальных параметров.

4

10

3

6

Внецентренное сжатие коротких стоек. Общий случай. Напряжение. Нулевая линия Ядро сечения. Построение ядра сечения простейших сечений

4

12

3

7

Устойчивость сжатых стержней. Подбор сечений сжатых стержней с учётом устойчивости. Методы повышения устойчивости.

4

14

2

тестирование

14

1

Теория работ и её приложение в решении конструкций

5

9

2

2

Метод сил. Вычисление коэффициентов канонических уравнений.

5

12

2

3

Контрольная работа

5

16

1

1

Составление таблиц коэффициетов метода перемещений

6

3

2

.

2

Сравнительный анализ методов сил и перемещений

6

6

2

3

Подготовить обзор напряженных состояний оболочек при различных загружениях

6

8

1