Работа 5. Определение перемещений сечений рамы
Для лучшего понимания «игры сил» в заданных стержневых системах расчеты выполняются вручную с использованием соответствующих рациональных приемов применения уравнений равновесия.
Опыт автора в преподавании строительной механики в последние годы показал, что целесообразно решение этих же задач выполнить не только вручную, но и на ПК с использованием программы SCAD.
При этом достигаются две положительные цели. Во-первых, студент получает возможность самому проверить результаты своих ручных расчетов, что повышает его самостоятельность. Во-вторых, он постепенно (на примере решения простых задач) осваивает программный комплекс SCAD, который в дальнейшем будет необходим ему для решения более сложных задач строительной механики в разделе «Статически неопределимые стержневые системы» и в других дисциплинах.
Расчеты на ПК выполняются в учебном компьютерном классе кафедры, как в учебное время в виде лабораторных работ, так и в специально выделенное время для самостоятельной работы. Студенты, имеющие домашний компьютер, выполняют эту работу и дома.
Расчетные схемы стержневых систем, используемых в указанных заданиях, студентам выдаются в основном по учебному пособию [2]. Для этого учащемуся выдается четырехзначный шифр ABCD, в котором каждая буква имеет конкретное цифровое значение. По этим цифровым значениям из [2] выбирается расчетная схема стержневой системы и заданные параметры ее стержней и нагрузки.
Недостатком в использовании программы SCAD при изучении раздела «Расчет статически определимых стержневых систем» является то, что студент еще не знает МКЭ, на основе которого построена программа SCAD.
По действующим в настоящее время учебным планам и программам дисциплины «Строительная механика» МКЭ изучается только в конце курса обучения (после изучения методов сил и перемещений в их классической форме).
Однако задерживать внедрение ПВК в учебный процесс изучения строительной механики до этого времени с точки зрения автора нежелательно, так как параллельно с изучением строительной механики студенты выполняют курсовые работы и проекты по различным строительным конструкциям (деревянным, металлическим и железобетонным).
Для облегчения задачи внедрения программы SCAD в учебный процесс на ИСФ автор решил этим пособием дать студентам некоторые первоначальные сведения о МКЭ и процедуре расчета по программе SCAD на уровне начинающего пользователя.
Эта задача и реализуется в данном учебном пособии, которое представляется как часть 1 «Расчет статически определимых стержневых систем».
При изложении материала в части 1 учебного пособия предполагается, что студент из лекций и упражнений уже имеет понятия об основной задаче строительной механики, о расчетных схемах линейно-деформируемой стержневых систем, их различных типах и элементах, о статически определимых и статически неопределимых системах. Эти вопросы отражены в учебных пособиях, написанных преподавателями кафедры [2¸5].
Во второй части дисциплины после изучения метода сил и метода перемещений расчета стержневых систем в их классической постановке, предусмотрено изучение МКЭ. Тогда же предусмотрено изучение методов расчета строительных конструкций и их элементов с учетом податливости дискретных опор и непрерывного опирания стержней по их длине на упругое основание.
Использованию программы SCAD для решения этих вопросов будет посвящена вторая часть учебного пособия,
При изложении МКЭ в части 2 предполагается, что учащийся уже изучил классические методы расчета стержневых систем: метод сил и метод перемещений в их каноническом и матричном виде. Эти методы отражены в учебных пособиях [6, 7]. Кроме них к части 2 рекомендуются монография [8] и учебные пособия [9¸11]. Конечно, в учебном пособии использованы справочные материалы, имеющиеся непосредственно в программе SCAD и в книге разработчиков программы SCAD [1], прилагающейся к программному комплексу в электронном виде.
Далее предполагается подготовить учебные пособия для дисциплин «Теория упругости» и«Динамика сооружений».
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ SCAD