Строительная механика (сокр. — Строймех) это наука о принципах и методах расчета сооружений на прочность, жесткость и устойчивость в условиях действия постоянных и переменных нагрузок.

Заказать решение задач

Её изучение, позволит будущим специалистам стать квалифицированными проектировщиками, создавать экономичные и надежные конструкции, грамотно вести работы по монтажу строительных конструкций.

Строймех является одним из основных базовых предметов для студентов строительных специальностей.

Изучение строительной механики

Изучение предмета основано на знании студентами таких общеобразовательных дисциплин, как высшая математика, физика, теоретическая механика и сопротивление материалов.

Целью изучения строимеханики является ознакомление будущих специалистов с теоретическими основами образования и расчёта простых сооружений, понятиями об основах науки о прочности, жёсткости, устойчивости и динамики основных элементов строительных конструкций.

Овладение практическими расчетными приемами строительной механики связано с изучением курсов: «Металлические конструкции», «Железобетонные и каменные конструкции», «Конструкции из дерева и пластмасс». Материал всех указанных дисциплин логически взаимосвязан с материалом данного раздела.

Содержание курса

1. Раздел 1. Кинематический анализ стержневых систем и общие принципы расчета статически определимых систем.
   1. Основные допущения в строительной механике.
   2. Расчетная схема сооружения.
   3. Типы внешних и внутренних связей.
   4. Кинематический анализ расчетных схем.
   5. Степень свободы плоской стержневой системы, формулы для ее определения.
   6. Образование геометрически неизменяемых систем. Мгновенно изменяемые системы и способы проверки систем на мгновенную изменяемость.
   7. Виды нагрузок и внешних воздействий.
   8. Типы расчетных схем: балки, консоли, ломаные балки, многопролетные системы, трехшарнирные рамы и арки, фермы и методы их расчета.
   9. Общие принципы расчета статически определимых систем.
   10. Определение усилий в статически определимых системах при неподвижной нагрузке.
       1. Эпюры внутренних усилий в балках
       2. Определение внутренних усилий в рамах
       3. Определение внутренних усилий в многопролетной статически определимой балке
       4. Определение внутренних усилий в трехшарнирных системах
   11. Основные теоремы об упругих системах.
   12. Работа внешних и внутренних сил
   13. Взаимности возможных работ и возможных перемещений
   14. Общая формула для определения перемещений в плоских стержневых системах
   15. Техника определения перемещений
   16. Методика определения перемещений в статически определимых стержневых системах
2. Раздел 2. Расчет статически неопределимых систем
   1. Лекция 5. Расчет статически неопределимых систем методами сил, перемещений, комбинированным, смешанным.
   2. Лекция 6. Матричный метод расчета перемещений стержневых систем.
3. Раздел 3. Расчет пространственных систем
   1. Лекция 7. Основы и методы расчета пространственных систем.
4. Раздел 4. Расчет статически неопределимых систем на ЭВМ
   1. Лекция 8. Расчет сооружений методом конечных элементов (МКЭ). Расчетные формулы метода перемещений в матричной форме. Идея МКЭ. Матрица жесткости элемента и совокупности элементов. Определение усилий в элементах. Определение напряжений и деформаций в элементах.
5. Раздел 5. Расчет стержневых систем методом предельного равновесия
   1. Лекция 9. Понятие о предельном состоянии. Разрушающие нагрузки. Гипотезы теории предельного равновесия. Расчет статически определимых и неопределимых ферм с учетом пластических свойств материала. Учет пластических свойств материала в балке при чистом и при поперечном изгибе. Пластический момент сопротивления и пластический шарнир. Расчет статически определимых и неопределимых балок с учетом пластических свойств материала. Основные теоремы о разрушающих нагрузках: статическая, кинематическая и о единственности решения. Метод комбинированных механизмов расчета рам.
6. Раздел 6. Устойчивость сооружений
   1. Лекция 8. Основные понятия устойчивости сооружений: виды потери устойчивости, степень свободы, методы решения. Устойчивость систем с конечным числом степеней свободы (статический, энергетический методы). Устойчивость упругих стержней (статический и энергетический методы). Дифференциальное уравнение сжато-изогнутого стержня и его решение методом начальных параметров. Табличные эпюры метода перемещений для сжатых стержней. Учет симметрии при расчете на устойчивость. Деформационный расчет рам.
7. Раздел 7. Динамический расчет сооружений
   1. Лекция 9. Основные понятия динамики сооружений: виды динамических нагрузок, степени свободы, методы решения. Свободные колебания системы с одной степенью свободы с учетом и без учета затухания. Свободные колебания систем с конечным числом степеней свободы. Определение частот и форм свободных колебаний.

Требования к уровню освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

• Основные методы и практические приемы расчета реальных конструкций по всем предельным расчетным состояниям на различные внешние воздействия;
• Как правильно составить расчетную схему сооружения, выбрать наиболее рациональный метод расчета и как найти истинное распределение напряжений, обеспечив при этом необходимую прочность и жесткость его элементов с учетом реальных свойств строительных материалов и используя современную вычислительную технику.

и уметь:

• Составить расчетную схему к любой задаче строительной механики, выбрать метод расчета и записать требуемые уравнения для ее решения;
• Строить эпюры внутренних усилий (изгибающих моментов, поперечных и продольных сил) в статически определимых и неопределимых системах;
• Определять линейные и угловые перемещения статически определимых и неопределимых систем от внешнего силового воздействия;
• Определять критические нагрузки для рам, балок, ферм, арок, используя точные и приближенные методы расчета;
• Строить эпюры динамических внутренних усилий.

Перечень тем для самостоятельного изучения

1. Расчет многопролетной рамы
2. Расчет трехшарнирных систем с затяжкой
3. Расчет ферм на внеузловую нагрузку
4. Расчет составных ферм
5. Расчет шпренгельных ферм
6. Основы теорий линий влияния и ее применение к расчету простейших статически определимых систем
7. Построение линий влияния для различных стержневых систем.
8. Расчет статически неопределимых систем методом сил на силовое, температурное воздействия и смещение опор
9. Приближенные методы расчета статически неопределимых систем
10. Расчет рам, ферм, арок на ЭВМ

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Для уверенного освоения курса рекомендуем использовать следующие источники:

Основная литература

• Александров А.В. Сопротивление материалов / Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. – М.: Высш. шк., 2001. – 560 с.
• Анохин Н.Н. Строительная механика в примерах и задачах. Ч. I. Статически определимые системы: Учеб. Пос. – М.: Изд-во АСВ, 1999.
• Анохин Н.Н. Строительная механика в примерах и задачах. Ч. II. Статически неопределимые системы: Учеб. Пос. – М.: Изд-во АСВ, 2000.
• Киселев В.А. Строительная механика. Общий курс.– М.: Стройиздат, 1986. – 520 с.
• Леонтьев Н.Н., Соболев Д.Н., Амосов А.А. Основы строительной механики стержневых систем. — М.: АСВ, 1996.
• Роте А. Статика стержневых систем / Пер. с нем. О.О. Андреева; Под ред. Р.Р. Матевосяна. – М.: Стройиздат, 1988. – 512 с.
• Саргсян А.Е. Строительная механика. Механика инженерных конструкций/Саргсян А.Е. – М.: Высш. шк., 2004. – 462 с.
• Степин П.А. Сопротивление материалов / Степин В.А.– М.: Высш. шк., 1983.–303 с.

Дополнительная литература

• Вагапов Р.Ф., Капитонов С.М. Строительная механика. Конспект лекций, часть 1, Уфа, Издательство УГНТУ, 1996.- 192с.
• Вагапов Р.Ф., Капитонов С.М. Строительная механика. Конспект лекций, часть 2, Уфа, Издательство УГНТУ, 1998.- 146с.
• Статический расчёт плоских стержневых систем методом конечных элементов на ПЭВМ IBM PC. Уфа, Уфимский нефтяной институт, 1990.- 14с.
• Кроткова Л.В., Филипович А.И., Архипов В.Г., Луцык Е.В. Сборник задач по строительной механике. Учебное пособие. – М.: изд-во АСВ, 2008. – 224 с.
• Кроткова Л.В. Сборник задач по строительной механике. Учебное пособие. – М.: изд-во АСВ, 1994 . – 216 стр.
• Кроткова Л.В. Учебное пособие к практическим занятиям по строительной механике. – М.: изд-во АСВ, 1998 . – 178 стр.

Электронные средства обеспечения

1. Программа SAPS / Статический расчет плоских стержневых систем МКЭ;
2. Вычислительный комплекс SCAD для расчета конструкций методом конечных элементов;
3. Научно-исследовательский вычислительный комплекс ANSYS.

---