Раздел I. Статика твердого тела
ПОПУЛЯРНАЯ МЕХАНИКА
Методическое пособие
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
И.С. Куликов
ПОПУЛЯРНАЯ МЕХАНИКА
Нижний Новгород
ННГАСУ
ББК 22.21
К 90
Куликов И.С.
Популярная механика: Методическое пособие. – Н.Новгород, Нижегород. гос. архитект. - строит. ун-т, 2016 г. – 247 с.
Сжато и доступно изложены основы строительной механики, включая статику твердого тела, статику деформируемого тела и статику сооружений. Изложение сопровождается примерами, помогающими овладеть теорией и приобрести минимальные навыки в решении задач.
Предназначено для студентов вузов направления 270301 «Архитектура», изучающих курс «Строительная механика» и направления 270300.62 «Дизайн архитектурной среды», изучающих курс «Теоретическая механика. Сопротивление материалов»
ББК 22.21
ISBN 5-87941-542-1 Ó Куликов И.С., 2016
Ó ННГАСУ, 2016
ПРЕДИСЛОВИЕ
Это методическое пособие подготовлено в соответствии с приказом № ... Его основу составляют учебные пособия [3], [4], [5], написанные ранее и переработанные с учетом изменений учебной программы.
Основной целью такой переработки и профилирования было стремление создать доступное пособие, способное одновременно выполнять функции конспекта лекций.
Курсы, изучаемые студентами, как и настоящее пособие, состоят из трех разделов: статика твердого тела, статика деформируемого тела и статика сооружений, т.е. фактически является курсами строительной механики в широком смысле этого слова.
Отметим, что студенты строительных специальностей изучают эти разделы механики в соответствующих курсах: теоретической механики, сопротивления материалов и статики сооружений или строительной механики. Поэтому нетрудно понять, что успешное овладение основами механики в рамках сокращенной программы представляет непростую задачу, как для лектора, так и для студентов. И первым шагом на пути её решения является определение целей этого курса. Для студентов-архитекторов и дизайнеров они сформулированы так:
- способствовать осознанному, свободному и целенаправленному решению основной задачи архитектурного проектирования – поиску новых форм и совершенных решений;
- ознакомить с основными понятиями и методами строительной механики и помочь формированию рационального и логического мышления.
Достижение намеченных целей требует тщательной подготовки учебной программы и её методического обеспечения. Настоящее пособие является попыткой содействовать решению этой задачи. В пособии дается представление о предмете, методах исследования и задачах теоретической механики и механики в целом, позволяющее студенту чувствовать себя уверенно при изучении этого курса.
В первом разделе пособия изложена статика твердого тела. Здесь рассматриваются основные понятия и методы теоретической механики, необходимые для приведения плоской и пространственной систем сил, условия и уравнения равновесия частных видов систем. Рассматривается методика определения опорных реакций твердых тел и составных конструкций, образованных из систем таких тел, а также методы определения положения центра тяжести.
Второй раздел пособия посвящен статике деформируемого тела. Здесь приводятся основные понятия сопротивления материалов, необходимые для изучения различных видов напряжено-деформированных состояний бруса. Дана методика построения эпюр внутренних сил и определения его перемещений при изгибе.
Третий раздел пособия посвящен статике сооружений. Здесь студенты знакомятся с основными понятиями и методами строительной механики, необходимыми для изучения статически определимых и статически неопределимых плоских стержневых систем.
Содержание этого раздела, как и пособия в целом, не претендует на полноту и отражает точку зрения автора на то, каким должен быть начальный курс этой дисциплины для студентов данного направления подготовки.
В частности, было принято решение ограничиться изучением плоских стержневых систем, которые в пособии представлены балками, рамами, фермами и арками. Изложена методика построения эпюр и определения перемещений, рассмотрены метод сил и метод перемещений. Даны понятия о расчете статически неопределимых систем методом конечных элементов. Выделенные цветом главы рекомендованы для факультативного изучения.
В пределах каждого раздела пособия дана единая нумерация глав, параграфов, формул и рисунков.
Замечания в конце ряда параграфов предназначены для критически настроенных читателей и могут быть оставлены без внимания при первом чтении.
Раздел I. Статика твердого тела
ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ