Виды и типы потери устойчивости

Введение в устойчивость сооружений

УСТОЙЧИВОСТЬ СООРУЖЕНИЙ

В о п р о с ы

1. Как определяется интеграл Дюамеля?

2. Что такое динамический коэффициент?

3. Когда возникает резонанс?

4. Что такое спектр частот?

5. Какая нагрузка называется вибрационной?

6. Какие уравнения используются при расчете на вибрационную нагрузку?

7. Каков порядок расчета на вибрационную нагрузку?

Л е к ц и я 18

Кроме прочности и жесткости, сооружение обязательно должно быть устойчивым. Это потому, что при потере устойчивости сооружение или разрушается, или становится непригодным для дальнейшей эксплуатации. Например, даже такой простейший элемент как прямолинейный длинный стержень при действии продольной сжимающей силы может резко изогнуться и потерять свою первоначальную прямолинейную форму. В практике строительства и эксплуатации различных сооружений (мостов, высотных зданий и др.) известны случаи их разрушения из-за потери устойчивости.

Устойчивость – это способность сооружения сохранять свое первоначальное положение или форму. Переход устойчивого сооружения в неустойчивое состояние называется потерей устойчивости. Граница перехода в неустойчивое состояние называется критическим состоянием. Сила, приводящая сооружение в критическое состояние, называется критической силой. Критическую силу будем обозначать P_кр.

Ответ на вопрос «устойчиво или неустойчиво сооружение?» является очень важной задачей, потому что для потери устойчивости сооружения, достигшего критического состояния, достаточно и незначительной причины. Если же процесс потери устойчивости начался, он идет очень быстро и приводит к резкому изменению первоначальной формы или разрушению частей или всего сооружения.

Различают два вида потери устойчивости – устойчивость положения и устойчивость формы.

Устойчивость положения – это способность сооружения сохранять свое положение. Например, при действии на подпорную стенку нагрузки q (рис. 18.1 а), относительно точки А создается опрокидывающий момент , от чего подпорная стенка может потерять устойчивость (рис. 18.1 б). Этому противостоит собственный вес подпорной стенки G, создающий удерживающий момент . Устойчивость системы зависит от соотношения этих моментов, так как при:

1) – система устойчива;

2) – система неустойчива;

3) – система безразлична.

Рис. 18.1

Устойчивость формы – способность сооружения сохранять свою первоначальную форму.

Например, если верхний конец стержня с действующей продольной силой P немного отклонить в сторону (рис. 18.2 а), он при P<P_кр вернется в исходное положение. Такая система является устойчивой.

Рис. 18.2

Если же P>P_кр, перемещения стержня начинают возрастать (рис.18.2 б). Такая система в исходное состояние вернуться не может. Поэтому ее называют неустойчивой.

Если P=P_кр, система остается в безразличном состоянии (рис. 18.2 в).

Таким образом, в зависимости от величины приложенной нагрузки система может быть устойчивой, неустойчивой или безразличной. Внизу на рисунках 18.2 а-в показаны схематические аналоги устойчивой, неустойчивой и безразличной систем..

Потеря устойчивости делится на 2 рода.

Потеря устойчивости первого рода связана с появлением нового вида деформации и характеризуется нарушением равновесия между нагрузкой и внутренними усилиями. Она может быть трех типов:

– потеря устойчивости центрального сжатия (рис. 18.2 б);

– потеря устойчивости симметричной формы деформации (рис. 18.3 а, б);

– потеря устойчивости плоской деформации (рис. 18.3 в).

Рис. 18.3

Потеря устойчивостивторого рода наблюдается при потере несущей способности всего сооружения и характеризуется резким возрастанием предыдущих деформаций. В этом случае равновесие между нагрузкой и внутренними усилиями нарушается даже без появления новых видов деформаций (рис. 18.4 а-в):

Рис. 18.4

Дата добавления: 2014-01-04