Предмет и задачи строительной механики
Строительной механикой в широком смысле следует называть науку, которая занимается разработкой принципов и методов расчета сооружений на прочность, устойчивость и жесткость.
Цель расчета проектируемых новых сооружений на прочность и устойчивость состоит в том, чтобы обеспечить достаточную, но не излишнюю безопасность этих сооружений и таким образом сочетать их долговечность с экономичностью. Цель расчета на жесткость состоит в устранении возможности появления значительных деформаций сооружения (прогибов, осадок и вибраций), хотя бы и безопасных для самого сооружения, но неприемлемых с эксплуатационной точки зрения.
Расчетом приходится пользоваться не только при проектировании новых сооружений, но и во всех тех случаях, когда существующее сооружение должно подвергнуться действию новых, не предусмотренных ранее нагрузок. Расчет должен выяснить, в какой степени эти нагрузки допустимы, требуется ли произвести усиление сооружения и какое именно.
Значение строительной механики в современной строительной науке очень велико. Никакое сколько-нибудь ответственное сооружение не может быть спроектировано надежно и экономично без помощи расчета. Чем сложнее и крупнее сооружение, тем большее значение для сохранения жизни людей и для сбережения средств и материалов имеет расчет, производимый методами строительной механики. Расчет как бы обнажает перед взором проектировщика все статические и динамические силы, передающиеся элементам сооружения, и позволяет подобрать такие размеры этих элементов, при которых напряжения в материале будут иметь продиктованные проектировщиком величины.
В СССР, где жилищное, промышленное и транспортное строительство приняло невиданные в мире размеры и где в безопасности и экономичности сооружений заинтересовано все население, строительная механика выполняет важную и почетную задачу.
Было бы опасным заблуждением смотреть на строительную механику как на чисто математическую дисциплину. Поскольку она имеет дело с прочностью и жесткостью реальных сооружений, сделанных из тех или иных строительных материалов, ее выводы должны быть основаны на изучении и познании действительных свойств этих материалов, т. е. насоответствующим образом поставленных экспериментах.
Тем же путем должны проверяться все допущения, касающиеся самих конструкций, все предположительные свойства, которыми мы наделяем их при выработке соответствующих методов расчета.
Та же наука в течение долгого времени называлась, а некоторыми авторами и до сих пор называется «статикой сооружений» или «графической статикой сооружений».
Последнее название совершенно не отвечает действительному содержанию этой науки, так как аналитические методы играют в ней не менее важную роль, чем графические. Устарелым является также название «статика сооружений», так как, помимо статики, в современной теории сооружений видное место отводится вопросам динамики.
2 Сооружение и его расчетная схема
Расчетная схема – упрощенное идеализированое изображение сооружения, учитывающее только основные данные о его поведении под нагрузкой.
Принцип составления расчетной схемы:
Стержни заменяются осевыми линиями, пластины и оболочки срединными плоскостями или поверхностями
Реальные оконные устройства и соединения элементов заменяются идеальными связями
Поперечные сечения стержней независимо от формы и размеров определяются своимим геометрическими характерисктиками A, I, W...
Нагрузки с поверхностьей элементов переносятся на оси, срединной плоскости или поверхности и представляются либо в виде сосредоточеных усилий, или распределенных по длине и плоскости.
Классификация стержневых систем:
По конструкционным решениям: плоские, пространственные, плоскопространственные
По особенностям работы:
Балочные – воспринимают поперечные нагрузки и работают на изгиб, при вертикальных нагрузках опорные реакции вертикальны.
Арочные – состоят из криволинейных стержней выпуклость которых противоположна действующей нагрузке. Вертикальные нагрузки вызывают наклонные опорные реакции. Работают на внецентренное сжатие
Рамы – стержневые соединения с жестким соединением прямолинейных элементов во всех или некоторых узлах. Работают рамы на изгиб с расстяжением или сжатием.
Фермы – системы стержней испытывающие узловые нагрузки, кот остается геометрически неизмен после замены жестк узлов шарн.
Комбинированые системы – предст собой сочетвния рассм конструкций объедененных для совместной работы.
По статичесскому признаку:
Статически определимые (все рекц и внутр усилия можно определить из уравн равновесия)
Статически неопределимые (уравн равновесия недостаточно, необходимо привлек уравн совместн деформаций или перемещений)
По кинематическому:
Геометрически неизмен
Геометрически измен
Мгновенно измен