Detail předmětu

Stavební mechanika 1

FAST-BDA015Ak. rok: 2022/2023

Předmět je zaměřen na výklad základních pojmů stavební mechaniky a pružnosti k analýze prutových konstrukcí. Dílčí témata: úkoly stavební mechaniky, rovinné a prostorové soustavy sil. Výpočtový model stavební konstrukce, zatížení, vnější vazby. Výpočet podporových reakcí, složky výslednice vnitřních sil, diferenciální podmínky rovnováhy, průběhy vnitřních sil. Řešení staticky určitých rovinných nosníků prostých, konzolových, šikmých, lomených a zakřivených. Rovinné složené nosníkové soustavy a příhradové nosníky. Jednoduchý prostorový nosník. Průřezové charakteristiky rovinných obrazců. Základní pojmy a předpoklady lineární teorie pružnosti a pevnosti. Napětí, posunutí, deformace. Jednotlivé případy namáhání prutu – prostý tah a tlak, prostý smyk, prostý ohyb. Výpočet tečných napětí, smykové napětí za ohybu, střed smyku, kroucení. Stabilita a vzpěrná pevnost tlačených prutů. Složené případy namáhaní prutu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

doc. Ing. Hana Šimonová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav stavební mechaniky (STM)

Výsledky učení předmětu

Student bude umět řešit podporové reakce a vnitřní síly na rovinných staticky určitých konstrukcích určovat těžiště průřezů, kvadratické a deviační momenty, řešit jednoduchá i složená namáhání a vypočítat napětí v průřezu prutu a navrhnout jeho materiál a tvar, vypočítat deformace za ohybu.

Prerekvizity

Jsou požadovány základní znalosti matematiky a fyziky ze střední školy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Výuka probíhá formou přednášek a cvičení. Přednášky mají charakter výkladu základních principů, problémů a metodologie. Ve cvičeních jsou vybraná hlavní témata procvičena na příkladech.

Způsob a kritéria hodnocení

Předmět je ukončen zápočtem a zkouškou. Zápočet je nutnou podmínkou pro přihlášení se ke zkoušce. K zápočtu se požaduje úspěšné zvládnutí dvou kontrolních testů v průběhu semestru. Aktivní účast ve cvičeních je kontrolovaná. Zkouška je písemná a sestává z příkladu na probírané téma a z části teoretické. Podmínkou úspěšného složení zkoušky je splnění obou částí.

Osnovy výuky

  1. Úvod, obsah předmětu. Úkoly stavební mechaniky. Základní pojmy, principy a axiomy. Rovinné a prostorové soustavy sil
  2. Jednoduché staticky určité nosníky. Výpočtový model, zatížení, podepření. Statická a kinematická určitost. Výpočet podporových reakcí.
  3. Vnitřní síly. Diferenciální podmínky rovnováhy. Průběhy vnitřních sil.
  4. Řešení přímých rovinných nosníků. Nosník prostý a konzolový. Nosník s převislými konci.
  5. Lomený rovinný nosník.
  6. Šikmý rovinný nosník.
  7. Rovinné složené nosníkové soustavy.
  8. Rovinné příhradové nosníky. Zakřivený prut – oblouk. Jednoduchý prostorový nosník.
  9. Průřezové charakteristiky rovinných obrazců. Steinerova věta. Poloměr a elipsa setrvačnosti.
  10. Základní pojmy teorie pružnosti. Napětí, posunutí, deformace. Prostý tah a tlak.
  11. Prostý smyk. Prostý ohyb. Smyk za ohybu. Smyk v tenkostěnných nosnících, střed smyku.
  12. Kroucení. Stabilita a vzpěrná pevnost tlačených prutů.
  13. Složená namáhání prutu.

Učební cíle

Studenti se seznámí s řešením podporových reakcí a vnitřních sil rovinných staticky určitých konstrukcí a s řešením průřezových charakteristik rovinných obrazců (těžiště průřezu, kvadratické momenty). Seznámí se rovněž s pojmy teorie pružnosti, jako napětí, deformace, přetvoření a s dimenzováním konstrukcí.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Kadlčák, J., Kytýr, J. Statika stavebních konstrukcí I. Základy stavební mechaniky. Staticky určité prutové konstrukce. Učebnice. Nakladatelství VUTIUM v Brně, 2001, 2010. (CS)
Šmiřák, S. Pružnost a plasticita I pro distanční studium. Skripta. Akademické nakladatelství s. r. o. Brno, 1995, 1999. (CS)

Doporučená literatura

Cueto E., Gonzales, D. An Introduction to Structural Mechanics for Architects. Springer, 2018. (EN)
Hulse, R. Cain, J. Structural mechanics. Red Globe Press, 2000. (EN)
Hulse, R. Cain, J. Structural mechanics: Worked examples. Palgrave Macmillan, 2009. (EN)
Jíra, A., Jandeková, D., Hlobilová, A., Janouchová, E., Zrůbek, A. Sbírka příkladů stavební mechaniky. České vysoké učení technické v Praze, 2021. (CS)
Jíra, A., Jandeková, D., Novotná, E., Řehounek, L, Prošek, Z, Štěpánek, J., Voříšek, J. Sbírka příkladů z Pružnosti a Pevnosti. ČVUT v Praze, 2022. (CS)
Křiváková, J. Stavební mechanika 1. Moduly AD01-MO1 až AD01-MO7. Studijní opory. VUT, FAST, Brno, 2011. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-APS bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Hana Šimonová, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod, obsah předmětu. Úkoly stavební mechaniky. Základní pojmy, principy a axiomy. Rovinné a prostorové soustavy sil
  2. Jednoduché staticky určité nosníky. Výpočtový model, zatížení, podepření. Statická a kinematická určitost. Výpočet podporových reakcí.
  3. Vnitřní síly. Diferenciální podmínky rovnováhy. Průběhy vnitřních sil.
  4. Řešení přímých rovinných nosníků. Nosník prostý a konzolový. Nosník s převislými konci.
  5. Lomený rovinný nosník.
  6. Šikmý rovinný nosník.
  7. Rovinné složené nosníkové soustavy.
  8. Rovinné příhradové nosníky. Zakřivený prut – oblouk. Jednoduchý prostorový nosník.
  9. Průřezové charakteristiky rovinných obrazců. Steinerova věta. Poloměr a elipsa setrvačnosti.
  10. Základní pojmy teorie pružnosti. Napětí, posunutí, deformace. Prostý tah a tlak.
  11. Prostý smyk. Prostý ohyb. Smyk za ohybu. Smyk v tenkostěnných nosnících, střed smyku.
  12. Kroucení. Stabilita a vzpěrná pevnost tlačených prutů.
  13. Složená namáhání prutu.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Hana Šimonová, Ph.D.

Osnova

  1. Rovinné soustavy sil. Rovnováha a ekvivalence.
  2. Jednoduché staticky určité nosníky – výpočet reakcí.
  3. Jednoduché staticky určité nosníky – složky výslednice a průběhy vnitřních sil.
  4. Šikmý a lomený nosník. Rovinné složené nosníkové soustavy.
  5. Gerberův nosník. Rovinné příhradové nosníky – styčníková a průsečná metoda
  6. Průřezové charakteristiky složených obrazců – masivní a válcované průřezy. Návrh a posudek ohýbaných prvků – normálová napětí.
  7. Zápočet