Skip to main content

Isostatic StructuresLaajuus (5 cr)

Code: TX00BK69

Credits

5 op

Objective

On completion of the course, the student is able to solve the deflection of isostatic beams and frames by using an applicable method, such as the differential equation of a beam, Mohr’s analogy, energy methods or with computer software.

He or she is able to calculate quickly the deflection of frames by using the work integral where using tables for integration. The student applies Maxwell’s reciprocal theorem to structures and is capable to explain its meaning. He or she recognises a statically indeterminate beam or frame and understands its meaning. The student is able to quickly sketch M-, V- and N-diagrams and deflection curves without calculations for beams and frames. In addition to this he or she is able to solve the influence lines of beams and solve M-, V- and N- diagrams for an arch.

Content

1. Using integration to solve the deflection curve of a beam from a differential equation
2. Calculating the deflection of a beam by using Mohr’s analogy
3. Determining displacement with the principles of work and energy
4. Determining displacement for an isostatic beam, frame and truss by using work integral
5. Maxwell’s rule
6. The degree of statical indeterminacy and its meaning
7. Determining of the dimensioning moments of a continuous beam by using tables
8. Quick, routine-like methods for drawing force surfaces and assessing displacements
9. Arches
10. Influence lines
11. Checking deflections and M-, V- and N-diagrams by applicable computer software

Prerequisites

Statics, Basics of the Built Environment, Math and Science Basics 1, 2, and 3

Assessment criteria, satisfactory (1)

On completion of the course the student can
- repeat the integration of a differential equation of a deflection curve
- calculate the deflection of a beam by using Mohr’s analogy without difficulty in a simple problem
- recognise the displacement of a beam structure by using work integral
- understand Maxwell’s reciprocal theorem
- recognise the degree of statical indeterminacy
- recognise a continuous beam
- recognise force surfaces, deflection beams and assess the impact of beam span as well as rigidity on deflection, sketch deflection curves and M- and V-diagrams without calculations
- explain the influence line of an isostatic beam
- explain the structural behaviour of an isostatic arch structure
- check deflections and M-, V- and N-diagrams by computer software.

Assessment criteria, good (3)

In addition to the requirements listed above, the student can
- derive the differential equation of a deflection curve
- calculate the deflection of a beam by using Mohr’s analogy without difficulty in all problems
- determine the displacement of a beam structure with work as an integral without difficulty
- use Maxwell’s reciprocal theorem
- determine the degree of static indeterminacy
- solve the force surface of a continuous beam using tables
- draw force surfaces and deflection curves quickly and without difficulty
- solve the force surfaces of an isostatic arch structure
- draw influence lines for isostatic beams.

Assessment criteria, excellent (5)

In addition to the requirements listed above, the student can
- derive and generalise the differential equation of a deflection curve in complicated problems with boundary conditions
- calculate and justify the deflection of a beam by using Mohr’s analogy
- determine and check the displacement of a beam structure with work as an integral by using tables and integration
- describe and apply Maxwell’s reciprocal theorem and understand its significance in creating an elasticity matrix
- determine and explain the influence of the degree of static indeterminacy
- solve the force surface of a continuous beam using tables
- draw force surfaces and deflection curves for beams and frames without difficulty.

Assessment criteria, approved/failed

On completion of the course the student can
- repeat the integration of a differential equation of a deflection curve
- calculate the deflection of a beam by using Mohr’s analogy without difficulty in a simple problem
- recognise the displacement of a beam structure by using work integral
- understand Maxwell’s reciprocal theorem
- recognise the degree of statical indeterminacy
- recognise a continuous beam
- recognise force surfaces, deflection beams and assess the impact of beam span as well as rigidity on deflection, sketch deflection curves and M- and V-diagrams without calculations
- explain the influence line of an isostatic beam
- explain the structural behaviour of an isostatic arch structure
- check deflections and M-, V- and N-diagrams by computer software.

Enrollment

27.11.2023 - 14.01.2024

Timing

15.01.2024 - 28.04.2024

Number of ECTS credits allocated

5 op

Mode of delivery

Contact teaching

Unit

School of Real Estate and Construction

Campus

Myllypurontie 1

Teaching languages
  • Finnish
Degree programmes
  • Civil Engineering
Teachers
  • Mikko Pere
Groups
  • RR22
    Rakennetekniikka

Objective

Opiskelija osaa ratkaista isostaattisen palkki- ja kehärakenteen siirtymän arvon valitsemallaan tapaukseen soveltuvalla menetelmällä kuten taipumaviivan differentiaaliyhtälöllä, Mohrin analogialla ja energiamenetelmillä ja lisäksi tietokoneohjelmien avulla. Hän hallitsee ristikon siirtymän laskennan työintegraalilla ja osaa laskea kehärakenteen siirtymän nopeasti työintegraalilla käyttämällä taulukoita integroinnin apuna. Opiskelija soveltaa Maxwellin sääntöä rakenteisiin ja osaa selostaa sen merkityksen. Edelleen hän tunnistaa hyperstaattisuuden kertaluvun ja ymmärtää sen merkityksen rakenteelle. Hän osaa ratkaista nopeasti voimasuurepinnat ja siirtymätilan hahmotelman ilman laskelmia kehä- ja pakkirakenteille. Edelleen hän osaa ratkaista palkin vaikutusviivan ja kaarirakenteen voimasuurepinnat.

Content

- Palkin taipumaviiva integroimalla taipumaviivan differentiaaliyhtälöstä
- Palkin taipuman laskeminen Mohrin analogia
- Siirtymän määritys työ- ja energiaperiaatteella
- Siirtymän määritys työintegraaleilla isostaattiselle palkki-, kehä- ja ristikkorakenteelle
- Maxwellin sääntö
- Hyperstaattisuuden kertaluku ja sen merkitys
- Säännöllisen jatkuvan palkin mitoittavien momenttien määritys taulukoiden avulla
- Nopeita rutiininomaisia menetelmiä voimasuurepintojen piirtämiseksi ja siirtymien arvioimiseksi
- Kaarikannattimet
- Vaikutusviivat
- Rakenteen siirtymätilan ja voimasuureiden ratkaisu soveltuvalla tietokoneohjelmalla

Evaluation scale

0-5

Assessment criteria, satisfactory (1)

Opiskelija osaa
- toistaa taipumaviivan differentiaaliyhtälön integroimisen,
- laskea ongelmitta palkin taipuman Mohrin analogialla yksinkertaisessa tapauksessa
- tunnistaa sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla
- toistaa Maxwellin säännön
- tunnistaa hyperstaattisuuden kertaluvun,
- tunnistaa jatkuvan palkin
- tunnistaa voimasuurepintoja, taipumaviivoja ja osaa arvioida palkin jännevälin ja jäykkyyden vaikutukset taipumaan
- selostaa isostaattisen kaarirakenteen toimintaperiaatteen
- selostaa isostaattisen palkin vaikutusviivan laadinnan periaatteen
- ratkaista tasorakenteen siirtymätilan, voimasuureet ja tukireaktiot soveltuvalla tietokoneohjelmalla

Assessment criteria, good (3)

Opiskelija osaa edellisen kohdan lisäksi
- johtaa taipumaviivan differentiaaliyhtälön
- laskee ongelmitta palkin taipuman Mohrin analogialla kaikissa tapauksissa
- määrittää ongelmitta sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla
- käyttää Maxwellin sääntöä
- määrittää hyperstaattisuuden kertaluvun
- ratkaista jatkuvan palkin momenttipinnan taulukoiden avulla
- piirtää nopeasti ja ongelmitta voimasuurepintoja ja taipumaviivoja
- ratkaista isostaattisen kaarirakenteen voimasuurepinnat
- piirtää isostaattisten palkkien vaikutusviivoja

Assessment criteria, excellent (5)

Opiskelija osaa edellisten kohtien lisäksi
- johtaa ja yleistää taipumaviivan differentiaaliyhtälön monimutkaisiin reunaehtotapauksiin
- laskea ja perustella palkin taipuman Mohrin analogialla
- määrittää ja tarkistaa sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla taulukoilla ja integroimalla
- selittää ja soveltaa Maxwellin sääntöä ja ymmärtää sen merkityksen joustomatriisin muodostamisessa
- määrittää ja selostaa hyperstaattisuuden kertaluvun vaikutusta
- ratkaista jatkuvan palkin momenttipinnan taulukoiden avulla
- piirtää ongelmitta palkkien ja kehien voimasuurepintoja ja taipumaviivoja

Assessment criteria, approved/failed

Opiskelija osaa
- toistaa taipumaviivan differentiaaliyhtälön integroimisen,
- laskea ongelmitta palkin taipuman Mohrin analogialla yksinkertaisessa tapauksessa
- tunnistaa sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla
- toistaa Maxwellin säännön
- tunnistaa hyperstaattisuuden kertaluvun,
- tunnistaa jatkuvan palkin
- tunnistaa voimasuurepintoja, taipumaviivoja ja osaa arvioida palkin jännevälin ja jäykkyyden vaikutukset taipumaan
- selostaa isostaattisen kaarirakenteen toimintaperiaatteen
- selostaa isostaattisen palkin vaikutusviivan laadinnan periaatteen

Prerequisites

Statiikka, Rakenteiden mekaniikan perusteet, Matemaattis-luonnontieteelliset perusopinnot 1, 2 ja 3

Enrollment

28.11.2022 - 08.01.2023

Timing

09.01.2023 - 30.04.2023

Number of ECTS credits allocated

5 op

Mode of delivery

Contact teaching

Unit

School of Real Estate and Construction

Campus

Myllypurontie 1

Teaching languages
  • Finnish
Degree programmes
  • Civil Engineering
Teachers
  • Anssi Knuutila
  • Mikko Pere
Groups
  • RR21
    Rakennetekniikka

Objective

Opiskelija osaa ratkaista isostaattisen palkki- ja kehärakenteen siirtymän arvon valitsemallaan tapaukseen soveltuvalla menetelmällä kuten taipumaviivan differentiaaliyhtälöllä, Mohrin analogialla ja energiamenetelmillä ja lisäksi tietokoneohjelmien avulla. Hän hallitsee ristikon siirtymän laskennan työintegraalilla ja osaa laskea kehärakenteen siirtymän nopeasti työintegraalilla käyttämällä taulukoita integroinnin apuna. Opiskelija soveltaa Maxwellin sääntöä rakenteisiin ja osaa selostaa sen merkityksen. Edelleen hän tunnistaa hyperstaattisuuden kertaluvun ja ymmärtää sen merkityksen rakenteelle. Hän osaa ratkaista nopeasti voimasuurepinnat ja siirtymätilan hahmotelman ilman laskelmia kehä- ja pakkirakenteille. Edelleen hän osaa ratkaista palkin vaikutusviivan ja kaarirakenteen voimasuurepinnat.

Content

- Palkin taipumaviiva integroimalla taipumaviivan differentiaaliyhtälöstä
- Palkin taipuman laskeminen Mohrin analogia
- Siirtymän määritys työ- ja energiaperiaatteella
- Siirtymän määritys työintegraaleilla isostaattiselle palkki-, kehä- ja ristikkorakenteelle
- Maxwellin sääntö
- Hyperstaattisuuden kertaluku ja sen merkitys
- Säännöllisen jatkuvan palkin mitoittavien momenttien määritys taulukoiden avulla
- Nopeita rutiininomaisia menetelmiä voimasuurepintojen piirtämiseksi ja siirtymien arvioimiseksi
- Kaarikannattimet
- Vaikutusviivat
- Rakenteen siirtymätilan ja voimasuureiden ratkaisu soveltuvalla tietokoneohjelmalla

Evaluation scale

0-5

Assessment criteria, satisfactory (1)

Opiskelija osaa
- toistaa taipumaviivan differentiaaliyhtälön integroimisen,
- laskea ongelmitta palkin taipuman Mohrin analogialla yksinkertaisessa tapauksessa
- tunnistaa sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla
- toistaa Maxwellin säännön
- tunnistaa hyperstaattisuuden kertaluvun,
- tunnistaa jatkuvan palkin
- tunnistaa voimasuurepintoja, taipumaviivoja ja osaa arvioida palkin jännevälin ja jäykkyyden vaikutukset taipumaan
- selostaa isostaattisen kaarirakenteen toimintaperiaatteen
- selostaa isostaattisen palkin vaikutusviivan laadinnan periaatteen
- ratkaista tasorakenteen siirtymätilan, voimasuureet ja tukireaktiot soveltuvalla tietokoneohjelmalla

Assessment criteria, good (3)

Opiskelija osaa edellisen kohdan lisäksi
- johtaa taipumaviivan differentiaaliyhtälön
- laskee ongelmitta palkin taipuman Mohrin analogialla kaikissa tapauksissa
- määrittää ongelmitta sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla
- käyttää Maxwellin sääntöä
- määrittää hyperstaattisuuden kertaluvun
- ratkaista jatkuvan palkin momenttipinnan taulukoiden avulla
- piirtää nopeasti ja ongelmitta voimasuurepintoja ja taipumaviivoja
- ratkaista isostaattisen kaarirakenteen voimasuurepinnat
- piirtää isostaattisten palkkien vaikutusviivoja

Assessment criteria, excellent (5)

Opiskelija osaa edellisten kohtien lisäksi
- johtaa ja yleistää taipumaviivan differentiaaliyhtälön monimutkaisiin reunaehtotapauksiin
- laskea ja perustella palkin taipuman Mohrin analogialla
- määrittää ja tarkistaa sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla taulukoilla ja integroimalla
- selittää ja soveltaa Maxwellin sääntöä ja ymmärtää sen merkityksen joustomatriisin muodostamisessa
- määrittää ja selostaa hyperstaattisuuden kertaluvun vaikutusta
- ratkaista jatkuvan palkin momenttipinnan taulukoiden avulla
- piirtää ongelmitta palkkien ja kehien voimasuurepintoja ja taipumaviivoja

Assessment criteria, approved/failed

Opiskelija osaa
- toistaa taipumaviivan differentiaaliyhtälön integroimisen,
- laskea ongelmitta palkin taipuman Mohrin analogialla yksinkertaisessa tapauksessa
- tunnistaa sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla
- toistaa Maxwellin säännön
- tunnistaa hyperstaattisuuden kertaluvun,
- tunnistaa jatkuvan palkin
- tunnistaa voimasuurepintoja, taipumaviivoja ja osaa arvioida palkin jännevälin ja jäykkyyden vaikutukset taipumaan
- selostaa isostaattisen kaarirakenteen toimintaperiaatteen
- selostaa isostaattisen palkin vaikutusviivan laadinnan periaatteen

Prerequisites

Statiikka, Rakenteiden mekaniikan perusteet, Matemaattis-luonnontieteelliset perusopinnot 1, 2 ja 3

Enrollment

29.11.2021 - 09.01.2022

Timing

10.01.2022 - 30.04.2022

Number of ECTS credits allocated

5 op

Mode of delivery

Contact teaching

Unit

School of Real Estate and Construction

Campus

Myllypurontie 1

Teaching languages
  • Finnish
Degree programmes
  • Civil Engineering
Teachers
  • Mikko Pere
Groups
  • RR20
    Rakennetekniikka

Objective

Opiskelija osaa ratkaista isostaattisen palkki- ja kehärakenteen siirtymän arvon valitsemallaan tapaukseen soveltuvalla menetelmällä kuten taipumaviivan differentiaaliyhtälöllä, Mohrin analogialla ja energiamenetelmillä ja lisäksi tietokoneohjelmien avulla. Hän hallitsee ristikon siirtymän laskennan työintegraalilla ja osaa laskea kehärakenteen siirtymän nopeasti työintegraalilla käyttämällä taulukoita integroinnin apuna. Opiskelija soveltaa Maxwellin sääntöä rakenteisiin ja osaa selostaa sen merkityksen. Edelleen hän tunnistaa hyperstaattisuuden kertaluvun ja ymmärtää sen merkityksen rakenteelle. Hän osaa ratkaista nopeasti voimasuurepinnat ja siirtymätilan hahmotelman ilman laskelmia kehä- ja pakkirakenteille. Edelleen hän osaa ratkaista palkin vaikutusviivan ja kaarirakenteen voimasuurepinnat.

Content

- Palkin taipumaviiva integroimalla taipumaviivan differentiaaliyhtälöstä
- Palkin taipuman laskeminen Mohrin analogia
- Siirtymän määritys työ- ja energiaperiaatteella
- Siirtymän määritys työintegraaleilla isostaattiselle palkki-, kehä- ja ristikkorakenteelle
- Maxwellin sääntö
- Hyperstaattisuuden kertaluku ja sen merkitys
- Säännöllisen jatkuvan palkin mitoittavien momenttien määritys taulukoiden avulla
- Nopeita rutiininomaisia menetelmiä voimasuurepintojen piirtämiseksi ja siirtymien arvioimiseksi
- Kaarikannattimet
- Vaikutusviivat
- Rakenteen siirtymätilan ja voimasuureiden ratkaisu soveltuvalla tietokoneohjelmalla

Evaluation scale

0-5

Assessment criteria, satisfactory (1)

Opiskelija osaa
- toistaa taipumaviivan differentiaaliyhtälön integroimisen,
- laskea ongelmitta palkin taipuman Mohrin analogialla yksinkertaisessa tapauksessa
- tunnistaa sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla
- toistaa Maxwellin säännön
- tunnistaa hyperstaattisuuden kertaluvun,
- tunnistaa jatkuvan palkin
- tunnistaa voimasuurepintoja, taipumaviivoja ja osaa arvioida palkin jännevälin ja jäykkyyden vaikutukset taipumaan
- selostaa isostaattisen kaarirakenteen toimintaperiaatteen
- selostaa isostaattisen palkin vaikutusviivan laadinnan periaatteen
- ratkaista tasorakenteen siirtymätilan, voimasuureet ja tukireaktiot soveltuvalla tietokoneohjelmalla

Assessment criteria, good (3)

Opiskelija osaa edellisen kohdan lisäksi
- johtaa taipumaviivan differentiaaliyhtälön
- laskee ongelmitta palkin taipuman Mohrin analogialla kaikissa tapauksissa
- määrittää ongelmitta sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla
- käyttää Maxwellin sääntöä
- määrittää hyperstaattisuuden kertaluvun
- ratkaista jatkuvan palkin momenttipinnan taulukoiden avulla
- piirtää nopeasti ja ongelmitta voimasuurepintoja ja taipumaviivoja
- ratkaista isostaattisen kaarirakenteen voimasuurepinnat
- piirtää isostaattisten palkkien vaikutusviivoja

Assessment criteria, excellent (5)

Opiskelija osaa edellisten kohtien lisäksi
- johtaa ja yleistää taipumaviivan differentiaaliyhtälön monimutkaisiin reunaehtotapauksiin
- laskea ja perustella palkin taipuman Mohrin analogialla
- määrittää ja tarkistaa sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla taulukoilla ja integroimalla
- selittää ja soveltaa Maxwellin sääntöä ja ymmärtää sen merkityksen joustomatriisin muodostamisessa
- määrittää ja selostaa hyperstaattisuuden kertaluvun vaikutusta
- ratkaista jatkuvan palkin momenttipinnan taulukoiden avulla
- piirtää ongelmitta palkkien ja kehien voimasuurepintoja ja taipumaviivoja

Assessment criteria, approved/failed

Opiskelija osaa
- toistaa taipumaviivan differentiaaliyhtälön integroimisen,
- laskea ongelmitta palkin taipuman Mohrin analogialla yksinkertaisessa tapauksessa
- tunnistaa sauvarakenteen siirtymän työintegraaleilla
- toistaa Maxwellin säännön
- tunnistaa hyperstaattisuuden kertaluvun,
- tunnistaa jatkuvan palkin
- tunnistaa voimasuurepintoja, taipumaviivoja ja osaa arvioida palkin jännevälin ja jäykkyyden vaikutukset taipumaan
- selostaa isostaattisen kaarirakenteen toimintaperiaatteen
- selostaa isostaattisen palkin vaikutusviivan laadinnan periaatteen

Prerequisites

Statiikka, Rakenteiden mekaniikan perusteet, Matemaattis-luonnontieteelliset perusopinnot 1, 2 ja 3