Динамика сооружений изучается студентами разных специальностей на 4-м или 5-м курсах. Курс динамики сооружений завершает базовый цикл механических дисциплин при подготовке инженеров-строителей в области прочностных расчетов. В курсе используются знания, полученные студентами при изучении высшей математики, информатики, сопротивления материалов, строительной механики стержневых систем и теории упругости. В курсе динамики сооружений рассматриваются вопросы расчетов сооружений на динамические воздействия и вопросы сейсмостойкости зданий и сооружений. Основное внимание уделяется современным численным методам динамического расчета сооружений и конструкций на ЭВМ.
Цель изучения студентами данного курса состоит в приобретении ими следующих знаний и умений:
- Умение составить расчетную схему для сложных инженерных конструкций и их элементов при выполнении динамических расчетов.
- Знание основных методов решения динамических задач строительной механики и соответствующих нормативных документов.
- Выработка навыков динамических расчетов с использованием современных программных комплексов.
- Умение анализировать и оценивать получаемые на ЭВМ результаты динамических расчетов.
- Знание основных принципов проектирования конструкций зданий и сооружений в сейсмоопасных регионах или конструкций, подвергаемых динамическим воздействиям.
Средствами достижения цели являются все виды занятий и контроля, отмеченные в программе.
Приведенные ниже программа и учебный план курса являются типовыми и по согласованию с выпускающими кафедрами могут вариироваться. В частности, для студентов, обучающихся по специальности 290400 "Гидротехническое строительство" большее количество часов отводится на динамический расчет сооружений, взаимодействующих с водной средой, а для студентов, обучающихся по специальности 290300 "Промышленное и гражданское строительство", - расчетам фундаментов на динамические воздействия и расчетам высотных сооружений на ветровой резонанс.
ПРОГРАММА КУРСА
1. Общие вопросы динамики сооружений
Динамические воздействия на сооружения. Опасность вибрационных воздействий на сооружения (ВЭУ, ГЭС и др.), людей и окружающую среду. Санитарные нормы, регламентирующие такие воздействия. Опасность сейсмического воздействия на промышленные и гражданские сооружения. Опасность ударных воздействий на сооружения. Основная задача динамики сооружений. Виды колебаний. Построение расчетных схем сооружений путем использования дискретизации распределенных по объему сооружения масс для выполнения численных расчетов задач динамики на ПЭВМ.
2. Определение собственных частот и форм колебаний сооружений
Уравнения движения для систем с одной и несколькими степенями свободы в форме метода сил и метода перемещений. Их решение способом разложения искомых перемещений по собственным формам колебаний. Использование ПЭВМ для определения собственных частот и форм колебаний стержневых систем. Особенности использования Метода Конечных Элементов при выполнении динамических расчетов на ЭВМ.
3. Расчет сооружений и их элементов на действие динамической нагрузки
Определение максимального динамического изгибающего момента в балке от действия центробежной силы, вызванной вращением ротора электродвигателя, расположенного на балке. Исследование графика изменения динамического коэффициента для расчетной схемы в виде системы с одной степенью свободы. Решение той же задачи при падении на балку груза с заданной массой. Особенности динамических расчетов плит и массивных тел. Расчет фундаментов машин различного типа с динамическими нагрузками. Определение пульсационной составляющей ветрового давления на здания и сооружения. Проверка сооружения цилиндрической формы (трубы, башни ВЭУ и т.д.) на необходимость расчета на "ветровой резонанс". Ход расчета указанного типа сооружения на ветровой резонанс при необходимости решения такой задачи.
4. Расчет сооружений на сейсмическое воздействие
Краткие сведения о землетрясениях и теориях расчета на сейсмостойкость. Расчет системы с одной и несколькими степенями свободы на заданную акселерограмму землетрясения. Идея и основные формулы спектральной теории. Использование действующих СНиП по расчету сооружений в сейсмически активных районах с расчетной балльностью 7, 8 и 9 баллов. Приближенные расчетные схемы для расчета сооружений на сейсмическое воздействие. Основные принципы сейсмостойкого строительства. Расчет массивных гидротехнических сооружений, взаимодействующих с водной средой на сейсмическое воздействие.
Литература
Основная:
- Константинов И.А. Динамика гидротехнических сооружений. Часть 1. Основы динамики сооружений. Учебное пособие. Изд. ЛПИ. 1974.
- Константинов И.А. Колебание систем с конечным числом степеней свободы. Уч. пос. СПб., Изд-во СПбГПУ, 1992.
- Константинов И.А. Динамика гидротехнических сооружений. Часть 2. Расчет плотин на сейсмические воздействия. Учебное пособие. Изд. ЛПИ, 1976.
- Бирбраер А.Н. Расчет конструкций на сейсмостойкость. СПб, Наука, 1998.
Дополнительная:
- Сейсмостойкое строительство зданий /под. редакцией Корчинского И.Л./. М., Изд-во "Высшая школа", 1971.
- Смирнов А.Ф., Александров А.В., Лащенников Б.Я., Шапошников Н.Н. Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений.- М., 1984.
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
|
№ п/п |
Раздел программы |
лекц (час) |
упр (час) |
лаб. (час) |
С2 (час) |
|
1 |
Общие вопросы динамики сооружений |
4 |
|
|
4 |
|
2 |
Определение собственных частот и форм колебаний сооружений. |
8 |
4 |
3 |
6 |
|
3 |
Расчет сооружений и их элементов на действие динамической нагрузки. |
10 |
2 |
2 |
4 |
|
4 |
Расчет сооружений на сейсмическое воздействие. |
10 |
2 |
2 |
6 |
| |
Итого в течение семестра |
32 |
8 |
8 |
20 |
| Виды занятий и формы контроля
| в течение семестра
|
| Лекции, час/нед
| 2
|
| Упражнения и лабораторные работы, час/нед
| 1
|
| Расчетно-проектировочные работы, шт
| 3
|
| Зачет, шт
| 1
|
Расчетно-проектировочные работы
- Определение собственных частот и форм колебаний стержневой системы.
- Определение внутренних усилий в конструкции при внешнем динамическом воздействии.
- Определение внутренних усилий в конструкции при сейсмическом воздействии.
 |
Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет |
| КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ И ТЕОРИИ УПРУГОСТИ |
 |