5845

Распорные системы

Реферат

Архитектура, проектирование и строительство

Распорные системы 1 Основные системы о трехшарнирных системах. Из прошлого к нам в строительство пришли ряд конструкций, целесообразность которых была проверена Веками Нашей Цивилизации. Одна из них Распорная система. С учетом работы распорной систе...

Русский

2012-12-23

127 KB

22 чел.

Распорные системы

1 Основные системы о трехшарнирных системах.

Из прошлого к нам в строительство пришли ряд конструкций, целесообразность которых была проверена Веками Нашей Цивилизации. Одна из них Распорная система. С учетом работы распорной системы строились Замки, Крепости и Храмы. Так строились и простые дома, в которых проемы и окна – тоже были распорными.

Введем некоторые  общие понятия.

Трехшарнирная система – система жестких дисков, образованная из трех дисков (один из которых – основание), связанных между собой шарнирами (рис. 1).

Различают следующие основные типы трехшарнирных (распорных) систем:

1. Если в трехшарнирной системе два диска являются

прямолинейными или ломанными стержнями, то такая конструкция называется трехшарнирной рамой (рис. 2).

2. Если в трехшарнирной системе два диска являются сквозными решетчатыми конструкциями, то такая система называется трехшарнирной арочной фермой (рис. 3).

3. Арки – сооружения, у которых два диска представляют собой криволинейные стержни, оси которых описаны аналитически или заданы таблично (рис. 4).

Расстояние между опорами  называют пролетом арки, а расстояние от шарнира С до прямой, соединяющей опоры – f – стрелой подъема арки. Иногда шарнир С называют ключом (замком) арки, а опорные шарниры – пятовыми или пятами арки.

В общем случае трехшарнирные системы могут быть как симметричные, так и несимметричные.

Разновидностями трехшарнирных систем могут быть системы с затяжками (рис. 5).

Различные типы трехшарнирных систем нашли широкое применение в мостостроении, сельском строительстве, при перекрытии больших пролетов промышленных цехов, зрелищных сооружений, где они являются экономичными и надежными.

2. Определение опорных реакций в трехшарнирной арке

На арку действуют, как правило, вертикальные нагрузки и в большинстве случаев отсутствуют сосредоточенные моменты.

Рассмотрим простейший случай загружения арки, когда действуют только сосредоточенные силы Fi (рис. 6).

При действии на арку нагрузки, в каждой из ее опор возникают по две опорные реакции, т.е. всего требуется найти четыре неизвестных. Для определения вертикальных опорных реакций запишем условия равновесия в виде равенства нулю моментов всех сил относительно опорных шарниров:

,

.

Не представляет сложности установить полную аналогию определения вертикальных опорных реакций в арке с процедурой вычисления опорных реакций в балке того же пролета, на которую спроектированы внешние усилия, действующие на арку (рис. 6).

Для определения горизонтальных реакций HA  и HB запишем следующее уравнение равновесия (замечу, что нагрузка у нас только вертикальная):

Опорную реакцию H принято называть распором арки.

Для определения распора H запишем уравнение равновесия в виде равенства нулю моментов всех сил относительно шарнира С, расположенных слева (справа) от него:

,

Обратим внимание, что

.

– изгибающий момент в середине пролета (под проекцией шарнира С в общем случае) балки на двух опорах, загруженной эквивалентной нагрузкой.

Получили универсальную формулу для определения распора:

Следует только помнить, что все вышеприведенное справедливо для случая действия вертикальной нагрузки и когда опоры арки лежат на одной горизонтальной прямой.

3. Определение внутренних усилий в трехшарнирной арке

Рассмотрим арку загруженную вертикальной нагрузкой (рис. 6). Найдем внутренние усилия в некотором сечении, положение которого определено координатами x и y (рис. 6). Рассмотрим равновесие левой отсеченной части (рис. 7).

Определим внутренние усилия в сечении с известными координатами x и y из следующих условий равновесия рассматриваемой отсеченной левой части арки:

Найдем изгибающий момент Mx:

,

откуда

.

Обратим внимание на то, что выражение

отвечает изгибающему моменту в сечении x в эквивалентной балке (рис. 7).

Окончательно

.

Из полученной формулы следует, что изгибающий момент в арке меньше, чем в эквивалентной балке.

Найдем поперечную силу :

,

откуда, с учетом, что  – поперечная силав сечении x в эквивалентной балке, получим:

.

Отметим, что поперечная сила в арке меньше, чем в аналогичной балке.

Нормальную силу в сечении x определим из условия равновесия в виде равенства нулю проекций всех сил слева от сечения на ось :

.

Как видно из полученного выражения, в арке нормальная сила сжимающая и хотя ее величина возрастает по сравнению с поперечной силой в аналогичной балке, но большинство строительных материалов хорошо работают на сжатие, чего не скажешь о растяжении.

Расчет арки обычно ведется следующим образом:

– арка мысленно разбивается на ряд участков, чтобы в сечения обязательно попали сосредоточенные силы и дополнительные, так как эпюры внутренних сил в при любой нагрузке криволинейны. Следует предусмотреть достаточное количество сечений для достижения точности расчета;

– расчет ведется в табличной форме, форма таблицы будет показана на практических занятиях.

4. Понятие о рациональной оси арки

Рациональной осью арки называется такое ее очертание, когда изгибающий момент во всех сечениях равен нулю.

В силу определения рациональной оси арки положим, что

.

Проведем элементарные преобразования:

.

Полученное выражение утверждает, что для того, чтобы ось арки была рациональной, закон ее изменения должен отвечать закону изменения балочного изгибающего момента.

Примером рациональной оси арки является параболическая кривая, если на арку действует равномерно распределенная нагрузка:

.

По такой формуле следует принять закон изменения оси арки при расчете ее в контрольной работе.

PAGE  3


Основани
е

A

B

C

Рис. 5.1

Рис. 5.2

A

C

f

EMBED Equation.3  

Рис. 5.4

Рис. 5.3

Рис. 5.5

Рис. 5.6

A

B

C

f

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

HA=H

HB=H

VB

VA

Fi

F1

bk

a1

ai

Fk

F1

Fi

Fk

C

VA

VB

x

y

A

H

VA

Fi

F1

a1

ai

F1

Fi

VA

A

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

y

x

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

x

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

Рис. 5.7

EMBED Equation.3  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64938. К вопросу о численности и этническом составе монгольской армии в 1-й четверти XIII века 57.5 KB
  Видимо они руководили соединениями численностью менее 10 тысяч воинов. После этого согласно Тайной истории монголов на реке Халха Тэмуджин произвел пересчет и реорганизацию армии сформировал личную тысячу тургаутов назначил новых офицеров в том числе 6 черби...
64940. «Яса» Чингисхана и ее роль в монгольской правовой системе 105.5 KB
  Свод законов и установлений получил название Великая Яса или просто Яса Чингисхана. Яса Чингисхана санкционированный Чингисханом монгольский свод законов и установлений. Вместе взятые все эти реформы и их воплощение создали основу нового монгольского императорского закона Великой Ясы Чингисхана...
64941. Отечественная историография монгольского завоевания Руси 289.5 KB
  После монгольского завоевания Руси само возникновение Московского княжества его территориальный рост и усиление выдвижение на ведущие позиции в Северо-Восточной Руси объединение под властью московских великих князей значительной части северных русских земель происходили на фоне отношений...
64945. Чингисхан - неожиданный ракурс 1.48 MB
  Основным парадоксальным выводом в историографии евразийцев стал абсолютно новый взгляд на ту роль которую сыграло военно-политическое наследие Чингисхана в русской истории. Правильнее будет однако утверждать что подлинные предпосылки миссии Чингиса заключались не в умах общества а в...