Покажите историю появления и развития таких соор-й как рамы и аркиНесмотря на то, что плоские стержневые системы имеют существенные недостатки, история строительства - это, по сути, история стержневых конструкций. Работа строительной конструкции заключается в сопротивлении внешним воздействиям, основным из которых чаще всего является сила тяжести. В архитектуре это подчеркивалось тем, что вертикальные элементы выполнялись в виде фигур (атлантов, кариатид), несущих тяжесть здания. Вертикальные элементы - стойки устанавливались регулярно (колонны Парфенона в Афинах). Горизонтальные элементы - балки (в греческих храмах - архитрав), уложенные на колонны образовывали стоечно-балочную систему. Такие системы развивались во всем мире независимо от региона строительства. Отличались они только деталями (исполнением капителей и баз колонн), формой, материалом (каменные или деревянные). Античные строители порядок расположения частей сооружения в стоечно-балочной системе называли ордером. Греческий ордер дает «человеческую» шкалу размеров. Главный элемент - колонна в известной степени «монументализирует» человека. Часто пропорции дорического и ионического ордеров сравнивают с пропорциями мужской и женской фигур соответственно. Вертикальные желобки на теле колонны (каннелюры) уподобляют складкам ниспадающей одежды. Поиски новых пропорций были направлены на достижение архитектурной выразительности и обеспечение прочности конструкций. В архитектуре ордерная система создала прочную базу для решения конструктивных проблем на долгие годы вперед. В какой-то степени увеличение пролетов достигалось применением арок и сводов, которые, однако, должны были иметь мощные опоры, воспринимающие не только вертикальную, но и горизонтальную нагрузку. Поиски способов рационального использования несущей способности внутренних связей с сохранением преимуществ плоскостных систем (стоек и балок) привели естественным образом к рамам. Наиболее полно используется несущая способность связей в растянутых или сжатых элементах, а при изгибе работает полностью малая доля связей, и только в немногих точках сечений их несущая способность может быть использована полностью. Уменьшение неравномерности напряжений за счет снижения изгибных составляющих - одна из задач рационального проектирования и она может быть решена в рамах. Использованию рам способствовало изобретение и широкое применение в строительстве железобетона, который по своей природе требует применения монолитных форм. Преимущество рам, выражающееся в перераспределении усилий, можно увидеть в простейшем сооружении. Например, по функциональным или другим соображениям требуется выполнить прямоугольную конструкцию высотой h и пролетом l. Использование трех элементов: двух вертикальных стержней заделанных в основание - колонн или стоек, и горизонтальной балки - ригеля, свободно уложенной на колонны, - естественное решение этой проблемы в ордерной стоечно-балочной системе. Каждый из этих трех элементов будет работать самостоятельно; ригель - на изгиб, а колонны - на центральное или внецентренное сжатие. При этом пролет здания ограничивается возможностями работы балки.
54. Покажите на примерах порядок расчета статически определимых рам. Какие принципы используются для построения оптимальной схемы расчета таких соор-й? Как по характеру работы, так и по методам расчета рамы являются «общим» типом сооружений. Любую другую конструкцию (ферму, балку) можно рассматривать как частный случай рамы. Именно поэтому инженерный метод определения напряжений через усилия мы разбирали на примере рам. Целью расчета любой конструкции, в том числе рам и арок, является получение усилий рабочего состояния. На их основе проводится оценки прочности сооружения. Рамы и арки при малых перемещениях относятся к линейно деформируемым системам. поэтому усилия рабочего состояния в них можно получать суммированием усилий, вычисленных от каждого возможного загружения отдельно. Неизвестными при расчете рам или арок являются усилия в связях между элементами: опорные реакции и реакции в шарнирах. Допустим, сооружение состоит из Д жестких элементов (дисков), соединенных между собой Ш шарнирами, и имеет Соп опорных связей. Так как для каждого плоского элемента (диска) можно составить три независимых уравнения статики (уравнения равновесия), в каждом шарнире возникают две неизвестных реакции и в каждом опорном стержне - одна, то общее количество неизвестных будет Соп + 2× Ш, а уравнений равновесия - 3× Д. Если уравнений равновесия достаточно для определения всех неизвестных реакций, то есть 2 ×Ш + Соп - 3 ×Д = 0, (11.1) то система статически определима. Если 2× Ш + Соп - 3× Д < 0, в системе недостаточно связей, она не может сохранять свою форму, является геометрически изменяемой и нами не рассматривается. При подсчете количества шарниров в формуле (11.1) необходимо обращать внимание на их тип. Может встретиться случай, когда несколько стержней шарнирно насажаны на одну ось (рис. 11.8, г). Такой шарнир называется кратным, то есть эквивалентным по своему влиянию нескольким простым. Если только два стержня соединены шарниром, то его кратность равна единице. Добавление каждого следующего стержня увеличивает кратность на единицу, то есть кратность его равна количеству соединенных стержней (дисков) без единицы. В формулу (11.1) должно входить число простых шарниров. Статически определимые рамы достаточно просто рассчитываются на основе составления и решения уравнений равновесия. Таким образом, нахождение внутренних усилий состоит из двух этапов: во-первых, формирование свободных разомкнутых элементов из стержней с определением усилий в отбрасываемых при таком формировании связях (этот этап принято называть определением опорных реакций); во-вторых, непосредственное определение внутренних усилий и построение эпюр.
|
