Stabilitatea și dinamica construcțiilor

1.1.Generalitati

Obiectul de studiu "Stabilitatea si Dinamica Constructiilor" se preda studentilor, care aprofundeaza profilul constructii, in anul al III-lea, semestrul 6, pe durata a 14 saptamani.

Disciplina se compune din trei parti distincte:

a) Dinamica Constructiilor;

b) Stabilitatea Constructiilor si

c) Calculul de Ordinul II.

Dinamica constructiilor este o stiinta ce face parte din Mecanica constructiilor, alaturi de: Mecanica Teoretica, Rezistenta Materialelor, Statica Constructiilor, Teoria Elasticitatii etc. Are ca obiect

2 Calculul de stabilitate. Calculul de ordinul II

de studiu echilibrul dinamic al structurilor, exprimat prin metode specifice pentru aflarea starii de efort si deformatie, produsa de actiuni.

Scrierea ecuatiilor de echilibru se face aplicand principiul lucrului mecanic virtual, principiul lui D'Alembert, ecuatiile lui Lagrange de speta a doua sau principiul lui Hamilton.

Stabilitatea Constructiilor si Calculul de Ordinul II. Exprimarea echilibrului unei structuri in raport cu pozitia sa deformata, face obiectul de studiu al stabilitatii si calculului de ordinal II.

Calculul de stabilitate consta din identificarea naturii echilibrului pozitiei deformate a unei structuri. Marimile eforturilor axiale sunt necunoscute.

Calculul de ordinul II al unei structuri de rezistenta, consta din determinarea starii de tensiune si deformatie prin exprimarea echilibrului in raport cu pozitia sa deformata. In calculul de ordinul II, sarcinile transversale si eforturile axiale se presupun cunoscute.

1.2. Dinamica constructiilor

1.2.1. Actiuni. Sistem. Raspuns

Abordarea sistemica a problemelor din Dinamica Structurilor presupune definirea sistemului vibrant, a actiunilor si a raspunsului.

Actiunea reprezinta o cauza care produce, in elementele unei structuri de rezistenta a unei constructii, eforturi si tensiuni, deplasari si deformatii, pulsatii etc. Pentru calcul, actiunea se reprezinta sub forma de forte si deplasari, caracterizate cantitativ prin parametri corespunzatori.

Actiunea dinamica reprezinta o cauza rapid variabila in timp, ce se manifesta asupra unui sistem dinamic, generand eforturi inertiale. Exemple de actiuni dinamice:

a) actiuni produse de utilaje si echipamente: masini unelte, motoare cu mecanism biela - manivela, prese si masini de forat, concasoare si mori (din industria materialelor de constructii);

b) sarcini mobile: trafic, autovehicule, poduri rulante, vagoane de cale ferata etc.;

c) actiunea vantului;

d) actiunea seismica;

e) explozii.

Sistem. Un Sistem vibrant este constituit din structura propriu-zisa a unei constructii la care se ataseaza mase distribuite (dupa o anumita lege) si/sau mase concentrate.

STABILITATEA SI DINAMICA CONSTRUCTIILOR 3

Orice structura este capabila, sub actiunea unor cauze cu caracter dinamic (variabile in timp), sa efectueze miscari relative in jurul unei pozitii de echilibru. Acest fenomen se datoreaza faptului ca structura poseda proprietati inertiale (mase concentrate si distribuite) si elastice (definite prin flexibilitate sau rigiditate).

Deoarece miscarea unui asemenea sistem se repeta, in timp, dupa anumite legi de variatie, tipul de comportament al sistemului se numeste miscare vibratorie sau vibratie.

Raspuns. Raspunsul dinamic liber caracterizeaza miscarea unui sistem vibrant in anumite conditii initiale (deplasare sau viteza), dupa ce a incetat cauza care a produs miscarea.

Raspunsul dinamic fortat caracterizeaza miscarea unui sistem dinamic pe timpul istoric al aplicarii actiunii dinamice. Raspunsul dinamic se exprima in marimi cinematice fundamentale: deplasari, viteze si acceleratii sau derivate: energii, forte generalizate, eforturi, tensiuni si deformatii.

Obiectul de studiu al Dinamicii Structurilor il constituie identificarea relatiilor existente intre actiunile dinamice, parametrii de definire a sistemului vibrant si raspunsul dinamic al acestuia.

1.2.2. Aspecte fundamentale in Dinamica Structurilor

Cele trei probleme fundamentale ale Dinamicii Structurilor sunt urmatoarele:

a) Analiza;

b) Sinteza si

c) Identificarea.

Analiza. Prin analiza unui sistem vibrant se intelege determinarea caracteristicilor de raspuns ale acestuia cand se cunosc: actiunea si caracteristicile sistemului.

Sinteza. Sinteza unui sistem dinamic reprezenta modul cel mai complex de a trata problemele de dinamica. Se pune problema determinarii caracteristicilor fizice ale sistemului cunoscand: actiunea si raspunsul.

Identificarea excitatiei. In cazul in care se cunosc caracteristicile sistemului dinamic si raspunsul acestuia, se poate determina actiunea aplicata pe sistem. Sistemul joaca rolul unui instrument de masura.

1.2.3. Clasificarea miscarilor vibratorii

Miscarile vibratorii pot fi clasificate din mai multe puncte de vedere, functie de cauza care produce vibratia, fortele de rezistenta, de excitatie etc.