17

Введение

Строительной механикой называется наука о методах расчета сооружений на прочность, жесткость и устойчивость при статических и динамических воздействиях.

В строительной механике рассматриваются не сами сооружения как таковые, а их расчетные схемы. Расчетная схема представляет собой мысленно построенную модель реального сооружения. При этом модель отражает наиболее существенные свойства реального объекта, непосредственно связанные с обеспечением его прочности, жесткости и устойчивости при эксплуатационных воздействиях. Сооружениями могут быть несущие каркасы зданий, мосты, путепроводы, транспортерные галереи, покрытия стадионов и многие другие инженерные объекты. Элементами этих сооружений могут быть прямолинейные и криволинейные стержни, плиты, пластины, оболочки.

Напряженно-деформированное состояние отдельно взятых элементов рассматривается в соответствующих разделах механики деформируемого твердого тела. Например, прочность, жесткость и устойчивость стержней рассматривается в курсах «Сопротивление материалов»; пластинки и оболочки рассматриваются, соответственно, в теории пластин и оболочек. Однако конструкции в виде систем стержней изучаются в строительной механике

Под прочностью понимается способность сооружения сопротивляться эксплуатационным воздействиям, не разрушаясь при этом.

Под жесткостью понимается способность сооружения сопротивляться эксплуатационным воздействиям, не испытывая при этом избыточно больших деформаций. Например, требуется, чтобы прогибы балок не превышали одной двухсотой части их пролета.

Под устойчивостью понимается способность сооружения возвращаться в исходной состояние после прекращения воздействий на него. Например, телевизионная башня, искривляясь по действием ветра, возвращается в свое начальное состояние после прекращения ветрового воздействия.

В качестве воздействий на сооружение и его элементы рассматривают:

1) Силовые воздействия (например, собственный вес конструкций, вес технологического оборудования, давление ветра, нагрузка от снега, транспортных средств и т.д.). При расчете на неподвижную нагрузку используют эпюры внутренних сил. При расчете на воздействия от системы сил, перемещающейся по конструкции, используется аппарат линий влияния.

2) Тепловое воздействие (при повышении или понижении температуры размеры элементов сооружения изменяются, и если этим изменениям препятствуют другие элементы, то появляются силы взаимодействия, которые могут привести к разрушению материала конструкции).

3) Кинематическое воздействие (появляется при принудительном смещении одних узлов сооружения относительно других, например, при смещениях фундаментов на пучинистом грунте).

В строительной механике основное внимание уделяется изучению стержневых конструкций. Это могут быть балочные конструкции, фермы, рамы, арки. При этом рассматриваются не сами конструкции как таковые, а их расчетные схемы. В расчетных схемах стержни изображаются их осевыми линиями, шарниры и жесткие соединения считаются идеальными. Инженерная практика подтверждает правомерность использования таких упрощений.

Различают плоские (двухмерные) и пространственные (трехмерные) конструкции. Наиболее изучены методы расчета плоских стержневых конструкций. Пространственная конструкция может быть представлена как система взаимодействующих плоских систем.

При построении методов строительной механики используются знания из области теоретической механики. Необходимы также знания, полученные при изучении высшей математики, физики и других наук.

Задача строительной механики считается решенной, если определены внутренние силы в поперечных сечения стержня. Дальнейший расчет выполняется по формулам, обоснование которых приводится в курсах «Сопротивление материалов».

В современных условиях развитие компьютерных технологий и совершенствование методов строительной механики позволяет использовать более точные расчетные схемы, сокращая при этом трудоемкость выполнения расчетов за счет применения компьютеров и соответствующих программ.