Тема 2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СООРУЖЕНИЙ

Кинематический анализ - это исследование расчётной схемы соору­жения (системы), выполняемое до начала расчёта с целью определения кинематического качества системы (геометрической неизменяемости, мгновенной изменяемости или геометрической изменяемости), а в случае геометрической неизменяемости системы - также для выявления её ста­тической определимости или неопределимости.

Кинематический анализ позволяет своевременно обнаружить системы, расчёт которых либо вообще невозможен методами механики деформируе­мых тел - геометрически изменяемые системы, либо может выполняться с использованием особых подходов - системы мгновенно изменяемые. Кроме того, в результате кинематического анализа выясняется, как именно пред­стоит рассчитывать систему - достаточно ли для определения усилий в сис­теме одних только уравнений статики (в случае статически определимой системы) или необходимо рассматривать все три стороны задачи расчёта деформируемой системы - статическую, геометрическую и физическую (если система статически неопределимая). Сооружения должны быть гео­метрически неизменяемы, т.е. сохранять геометрическую форму, заданную при возведении. Геометрически неизменяемые сооружения могут менять форму только в результате деформаций стержней.

Степенью свободы системы называется число независимых геомет­рических перемещений, определяющих её положение. Степень свободы Ш определяется по формуле

Ш = 3Б - 2Ш - Со, (1)

где Б - число дисков, Ш - число простых шарниров; Со - число опорных стержней. Если Ш > 0 - система подвижна, если Ш < 0 - система может быть неизменяемой и неподвижной с лишними связями, если Ш = 0 - сис­тема может быть неизменяемой и неподвижной с необходимым числом связей. Формула (1) является необходимым, но недостаточным условием и должна быть дополнена анализом геометрической структуры системы.

При кинематическом анализе сооружений используется ряд понятий.

Плоская кинематическая цепь - подвижное соединение нескольких дисков, которые перемещаются параллельно одной плоскости.

Кинематическая пара - кинематическая цепь из двух дисков.

Низшая кинематическая пара - кинематическая пара, относительное движение обоих дисков которой является наиболее связанным, а траекто­рии всех точек - совершенно однообразными.

Изменяемость системы Vесть степень свободы уменьшенная на 3, т.е.

V = Ш - 3. (2)

В основе образования геометрически неизменяемых систем лежит шарнирный треугольник. Соединяя диски по правилу треугольника, мож­но получить сложные геометрически неизменяемые фигуры.


В геометрически неизменяемой системе каждый следующий узел должен крепиться к предыдущему двумя стержнями.

Мгновенно изменяемые системы (рис. 2) имеют малую подвижность и не пригодны в качестве сооружений.


При проектировании сооружений следует придерживаться следую­щих правил:

а) при прикреплении нового узла двумя стержнями осевые линии стержней не должны располагаться на одной прямой, т.е. три шарнира не должны находиться на одной прямой (рис. 2, а);

б) стержни, соединяющие диски, не должны пересекаться в одной точке (рис. 2, б);

в) два диска можно соединить шарниром и стержнем, причём стер­жень не должен пересекать шарнир (рис. 2, в);

г) стержни, соединяющие диски, не должны быть параллельными (рис. 2, г).

Перемещение мгновенного центра вращения (полюса) и его скорость равны нулю.

Литература: [4, гл. 1]; [5, гл. 1]; [7, гл. 1].

Вопросы для самопроверки

1. Что такое кинематический анализ? Его назначение? Основные понятия ?

2. Каковы признаки мгновенно изменяемых систем?

3. Дайте определение диска. Что может быть диском? Что такое диск «земля» и какими свойствами он наделяется?

<< | >>
Источник: Буланов, В.Е.. Строительная механика : в 2 ч. : учебное пособие. 2012

Еще по теме Тема 2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СООРУЖЕНИЙ:

  1. Анализ статистической информации о трубопроводных сетях и сооружениях на них системы водоснабжения
  2. Тема 3. РАСЧЁТ СТАТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛИМЫХ СООРУЖЕНИЙ
  3. Расчет перемещений от кинематического воздействия
  4. Анализ состояния исполнительной документации
  5. Тема 2. Производительность строительных машин
  6. Тема 9. Способы уплотнения грунтов
  7. Анализ статистических данных по водопотреблению
  8. Глава 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЖИЛИЩНОГО ФОНДА
  9. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И МАРКЕТИНГ В ДИЗАЙНЕ
  10. Глава 1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОТКАЗОВ И НАРУШЕНИЙ В РАБОТЕ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИ
  11. Анализ методов определения сметной стоимости
  12. Тема 1. Общие вопросы технологии и организации земляных работ
  13. Тема 3. Технология производства земляных работ одноковшовыми экскаваторами
  14. Анализ пространства: измерение и создание плана-схемы
  15. Тема 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
  16. Тема 7. ПЛОСКИЕ СТАТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛИМЫЕ ФЕРМЫ
  17. Глава 2. АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ И ПРАВИЛ ПО НОРМИРОВАНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ДЛЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ