W wielkim skrócie jest to nauka zajmująca się obliczaniem konstrukcji budowlanych.

Konstrukcją nazywamy element budowli lub całą budowlę, która przenosi obciążenia. Przykładami mogą być np.  dach,  budynek wielokondygnacyjny, most itd. Konstrukcja jest zespołem elementów połączonych ze sobą. Elementy takie mogą występować w postaci:

 - prętów
- płyt
- cięgien
- tarcz
- powłok
Rozróżnia się układy płaskie i przestrzenne. Układy płaskie to takie, w których osie wszystkich prętów i działających na nie sił leżą w jednej płaszczyźnie. Natomiast układy przestrzenne to rozwinięcie układów płaskich. Osie wszystkich prętów i działających na nie sił leżą w trzech płaszczyznach ;).

zbiornik na ciecze model trójwymiarowyrama model dwuwymiarowy

Rysunek 1. Zbiornik model trójwymiarowy i rama model dwuwymiarowy.

Wymagania jakie musi spełnić konstrukcja z punktu widzenia mechaniki to :
- wytrzymałość- np. konstrukcja hali nie przeniesie wszystkich działających na nią obciążeń i się zawali.
- stateczność- np. konstrukcja wieży widokowej ulegnie zbyt dużemu wychyleniu, które uniemożliwi jej użytkowanie.
- sztywność

 Zadania mechaniki budowli.

Głównym zadaniem mechaniki budowli jest analiza pracy konstrukcji.

Etapy projektowe, którymi się zajmuje ta dziedzina to :

- ustalenie schematu konstrukcji

- wyznaczenie sił zewnętrznych działających na konstrukcje (czynnych - śnieg, wiatr itd. i biernych - reakcje podporowe.)

- wyznaczenie sił wewnętrznych (momentów zginających, sił poprzecznych - tnących, sił podłużnych- normalnych)

- dobranie odpowiednich przekrojów poszczególnych elementów konstrukcji.

- wyznaczenie odkształceń  i przemieszczeń budowli

- sprawdzenie naprężeń , odkształceń i stateczności

 Podstawowe założenia (teoria).

Rozwiń

 Metody stosowane w mechanice budowli i co to jest schemat statyczny.

- metody analityczne np. metoda sil, metoda przemieszczeń itd.

-metody wykorzystywane przez komputery np. MRS i MES

- metody graficzne

- metody doświadczalne

W obliczeniach rozpatrujemy schemat statyczny budowli. Schemat ten odzwierciedla wzajemny układ elementów konstrukcji, połączenia między elementami i połączenia z podłożem, a także obciążenie siłami.

Powinien on możliwie najdokładniej odpowiadać rzeczywistym warunkom pracy konstrukcji.

Rożnym konstrukcjom może odpowiadać ten sam schemat statyczny. Nie wykluczona jest również opcja, w której tym samym konstrukcjom odpowiadać będzie różny schemat statyczny.

Obliczenia statyczne.

 Rodzaje podpór.

rodzaje podpór - schemat statyczny i schemat kinematycznyRysunek 2. Rodzaje podpór

a) Podpora przegubowo przesuwna. Posiada jedną reakcje podporową.

b) Podpora przegubowa nieprzesuwna. 2 reakcje podporowe.

c) Utwierdzenie. 3 reakcje podporowe

d) Łyżwa. Podpora podobnie jak przegubowo nieprzesuwna posiada 2 reakcje podporowe. Zablokowany jest obrót i przesunięcie w jednym kierunku.

Zwrot reakcji podporowej możemy przyjąć dowolnie. Jeśli w obliczeniach wyjdzie nam wartość ujemna oznacza to, że reakcja działa w inną stronę niż na samym początku założyliśmy.

Przykłady podpór w rzeczywistości.

balkon - podpora sztywna

Rysunek 3.Balkon - przykład podpory sztywnej

Rysunek 4. Wiadukt - podpora przegubowo przesuwna i przegubowo nieprzesuwna

 Schemat działania sil wewnętrznych(N,T, M).

 

schemat działania sił wewnętrznych

Rysunek 5. Schemat działania sił wewnętrznych

Siły normalne N działają równolegle do osi belki. Gdy siły działają tak, jak na schemacie powyżej, mają wartości dodatnie – rozciągają element konstrukcyjny. Gdy ich zwrot będzie w przeciwnym kierunku pręt będzie ściskany.

Siły tnące T działają prostopadle do osi belki

Ostatnią siłą jest moment zginający. Wartość momentu zginającego na plusie informuje nas, że belka jest rozciągana a ujemna wartość, że jest ściskana.

 Rodzaje obciążeń

siła skupiona

Rysunek 6. Siła skupiona

Siła skupiona – to siła, która przyłożona jest do jednego punktu na elemencie konstrukcji. Jednostką siły skupionej jest N- Newton. Siłę skupioną przyłożoną pod kątem rozkładamy w obliczeniach na składowe Py i Px.

obciążenie rozłożone

Rysunek 7. Obciążenie rozłożone

Siła rozłożona- to siła działająca na powierzchnię, jej jednostką jest N/m. Przykładem obciążenia rozłożonego może być obciążenie śniegiem dachu. Siła rozłożona trójkątna również wyraża się w takich samych jednostkach. Środek ciężkości znajduje się w 1/3 długości.

moment zginający

Rysunek 8Moment skupiony

Moment zginający wyrażony jest w Nm- newtonometr. O momencie zginającym potocznie mówi się „siła razy ramię” lub też „para sił”. Jeśli siła „kręci” zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara to otrzymamy wartość dodatnią , jeśli odwrotnie otrzymujemy wartość ujemną.W obliczeniach jeśli wyjdzie nam wartość na "+" oznacza to że dolna część przekroju jest rozciągana (dolne włókna) a górna jest ściskana i na odwrót.

Podsumowanie

Znajomość mechaniki budowli jest niezbędna do wykonania obliczeń elementów konstrukcyjnych. Bez dokładnej znajomości wartości sił działających na konstrukcje i  występujących w niej nie możemy nic zaprojektować.

Myśl na temat

  1. Pingback Obciążenie śniegiem i wiatrem przykład obliczeniowy – PO PROSTU BUDOWNICTWO

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Post Navigation