Course detail

Structural Mechanics 1

FAST-BDA101-KAcad. year: 2026/2027

The course focuses on explaining the fundamental concepts of structural mechanics. The individual topics include the objectives of structural mechanics and planar force systems; computational models of structures, loads, and external constraints; calculation of support reactions; components of internal forces; differential equilibrium equations; and internal force diagrams. The course covers the analysis of statically determinate planar beams, including simply supported, cantilever, inclined, and kinked beams, as well as planar compound beam systems and trusses. Further topics include the cross-sectional properties of plane areas and an introduction to the analysis of spatial structures.

Language of instruction

Czech

Number of ECTS credits

5

Mode of study

Not applicable.

Department

Institute of Structural Mechanics (STM)

Entry knowledge

Basic knowledge of mathematics (direct proportionality, solving systems of linear equations, and differentiation and integration of polynomials) and secondary-school-level fundamentals of mechanics.

Rules for evaluation and completion of the course

Not applicable.

Aims

Professional Knowledge

The student will be familiar with the terminology used for different types of supports and beam systems classified according to their support conditions, including both statically determinate and statically indeterminate structures. The student will be able to distinguish between static and kinematic determinacy. They will understand the meaning of the two fundamental vectors: force and moment. They will know the terminology used for the different types of internal forces acting in a beam cross-section. The student will also understand the meaning of the numerical characteristics of plane areas expressed with respect to both coordinate axes and points in the plane of the area.

Professional Skills

The student will be able to determine support reactions and internal forces in planar statically determinate structures, including straight and kinked beams, three-hinged structures with and without a tie, planar beam systems, and trusses. They will be able to determine the centroids of cross-sections, as well as the second moments of area and products of inertia of plane areas. They will also be able to determine the internal forces in a simple spatial structure.

General Competencies

The student will be able to idealize simple statically determinate structures, formulate their computational models, and analyse their internal forces. Together with knowledge of the important geometric properties of member cross-sections, the student will be prepared to analyse the distribution of internal forces over the cross-sectional area in terms of stress. With the additional ability to calculate beam deformations, the student will be prepared to design structural members with respect to both ultimate and serviceability limit states.

Study aids

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

Jaroslav Kadlčák, Jiří Kytýr, Statika stavebních konstrukcí I., VUTIUM, 2011 (CS)
Kytýr, J., Gratza, R., Plášek, J., Ekr, J., Ridoško, T.: Statika I – Řešené příklady, Akademické nakladatelství CERM, Brno, 2014. (CS)

Recommended reading

Salah Khalfallah, Structural Analysis 1: Statically Determinate Structures, 2018, ISBN:9781119544265, DOI:10.1002/9781119544265 (EN)

Classification of course in study plans

  • Programme BKC-SIS Bachelor's 1 year of study, summer semester, compulsory

Type of course unit

 

Guided consultation in combined form of studies

14 hours, optionally

Teacher / Lecturer

Syllabus

Hlavní témata

  • Základní pojmy a axiomy statiky. Rovinný svazek sil, výslednice, ekvivalence, rovnováha. Moment síly k bodu, dvojice sil. Soustava rovnoběžných sil v rovině a její statický střed.
  • Obecná rovinná soustava sil. Statické modely rovinných konstrukcí, vazby a podepření v rovině, zatížení. Výpočet reakcí ve vazbách.
  • Rovinné příhradové nosníky, statická a kinematická určitost. Výpočet osových sil v prutech, přístup k řešení mimostyčníkového zatížení prutů rovinných příhradových konstrukcí.
  • Složky výslednice vnitřních sil (N, V, M) přímého rovině namáhaného prutu. Přímé rovinné staticky určité nosníky a konzoly, zatížení, reakce ve vazbách, výpočet reakcí a vnitřních sil a momentů, diagramy vnitřních sil a momentů.
  • Diferenciální závislosti mezi zatížením, posouvajícími silami a ohybovými momenty, diferenciální podmínky rovnováhy.
  • Rovinné pravoúhle lomené nosníky a konzoly, výpočet reakcí ve vazbách, diagramy vnitřních sil.
  • Rovinný šikmý nosník, spojité zatížení šikmého prutu, rozklad šikmého spojitého zatížení, rovinný lomený nosník se šikmými pruty, reakce a diagramy vnitřních sil a momentů.
  • Statika rovinných soustav těles složených z hmotných bodů a tuhých desek, statická a kinematická určitost, obecná metoda řešení rovinných soustav těles rozkladem na dílčí tělesa, reakce a vnitřní síly.
  • Trojkloubový lomený nosník, trojkloubový lomený nosník s táhlem, Gerberův nosník, reakce a diagramy vnitřních sil.
  • Průřezové charakteristiky, plocha, statický moment, kvadratické a deviační momenty. Steinerova věta.
  • Hlavní osy průřezu, hlavní kvadratické momenty. Mohrova kružnice. Poloměry setrvačnosti, elipsa setrvačnosti, polární kvadratické momenty.
  • Prostorové soustavy sil, prostorový svazek sil, obecná prostorová soustava sil. Vazby a reakce tuhého tělesa v prostoru, výpočet reakcí ve vazbách. Prostorově namáhaný přímý prut.
  • Prostorová pravoúhle lomená konzola a nosník, reakce a diagramy vnitřních sil a momentů.

Individual preparation for an ending of the course

52 hours, optionally

Teacher / Lecturer

Self-study

64 hours, optionally

Teacher / Lecturer