5.3. Классификация внешних нагрузок, действующих на элементы конструкций.

Сосредоточенные силы – это силы, приложенные к элементу конструкции на площадке его поверхности, размерами которой по сравнению с размерами всей поверхности элемента конструкции можно пренебречь. Как правило, сосредоточенные силы – это результат воздействия на данное тело (элемент конструкции) другого тела (в частности, другого элемента конструкции). Во многих практически важных случаях сосредоточенные

силы можно без заметного ущерба для точности инженерных расчетов считать приложенными к элементу конструкции в точке. Единицы измерения сосредоточенных сил Н (Ньютон), кН (килоньютон) и др.

Объемные силы – это силы, приложенные по всему объему элемента конструкции, например распределенные силы тяжести. Единицы измерения распределенных объемных сил Н/м³, кН/м³ и т. п. Полная сила тяжести (Н, кН) какого-либо элемента конструкции нередко в расчетах условно учитывается как сосредоточенная сила, приложенная в точке, называемой его центром тяжести.

Распределенные силы (нагрузки) – это силы, приложенные на части площади (или длины) деформируемого тела, соизмеримой с размерами всего тела. Различают поверхностно распределенные силы (нагрузки), единицы измерения которых Н/м², кН/м² и т.п. (например, распределенные снеговые нагрузки на покрытия зданий), а также линейно распределенные нагрузки (по длине элементов конструкций), единицы измерения которых Н/м, кН/м и т.п. (например, распределенные силы давления плит, опираемых на балки строительных конструкций).

Статические силы (нагрузки) – это силы (нагрузки), не изменяющие (или несущественно изменяющие) свое значение, положение и направление действия в процессе эксплуатации конструкции.

Динамические силы (нагрузки) – это силы (нагрузки), существенно изменяющие свое значение, положение и/или направление в короткие промежутки времени и вызывающие колебания конструкции.

Номинальные нагрузки – это нормально максимальные нагрузки, возникающие при эксплуатации конструкции.

Контрольные вопросы:

1) Что изучается в курсе «Сопротивление материалов»? Каково его значение для высококвалифицированных технических специалистов?

2) Что такое внешние нагрузки и внутренние усилия?

3) Объясните понятия деформации, прочности, жесткости и устойчивости.

4) Объясните понятия однородности, сплошности, изотропности и анизотропии.

5) Дайте классификацию элементов конструкций.

6) Дайте классификацию внешних нагрузок, действующих на элементы конструкций.

Глоссарий

Материалдар кедергiсi	Сопротивление материалов	strength of materials
Iшкi күш	Внутренняя сила	Internal force
	Деформация	Deformation
	Прочность	Durability
	Жесткость	Rigidity
	Устойчивость	Stability
	Стержень	A core
	Пластина	A plate
	Оболочка	An environment
	Массив	A file
	Распределенная нагрузка	The distributed loading
	Динамические нагрузки	Dynamic loadings

Рекомендуемая литература

1. Александров А.В. и др. Сопротивление материалов. Учебник для вузов – М.: Высш. шк., 2001. – 560 с. (с. 5…20).

2. Степин П.А. Сопротивление материалов. – М.: Высш. школа, 1983. – 303 с. (с. 5…20).

3. Справочник по сопротивлению материалов/Писаренко Г.С. и др. – Киев: Наукова думка, 1988. – 737с. (с. 5…9).

Контрольные задания для СРС – с помощью учебной литературы расширить сведения по следующим вопросам:

1) что такое силы упругости?

2) какова сущность принципа отсутствия в теле начальных внутренних усилий ([2], с. 9-10)?

3) каковы принципы схематизации внешних нагрузок, действующих на элементы конструкций, применяемые в инженерных расчетах ([1], с. 8-11)?

4) пояснить принцип независимости действия сил ([1], с. 18-20; [2], с. 10)?

5) пояснить принцип Сен-Венана ([2], с. 10-11);

6) в чем отличие деформации от перемещения ([1], с. 17-18; [2], с. 13-14)?;

7) общее понятие о методе сечений ([1], с. 13-16; [2], с. 14-17);

8) общее понятие о напряжениях в деформируемом теле, обозначениях нормальных и касательных напряжений ([1], с. 13-15; [2], с. 17-20).

9) классификация внешних нагрузок, действующих на элементы конструкций (см. п. 5.3).

Лекция 6. Тема 6. «Центральное растяжение-сжатие прямых жестких стержней»

Цель лекции – изложить вводные положения по теме, сущность и применение метода сечений для определения внутренних усилий в стержнях при центральном растяжении-сжатии; дать начальные понятия об эпюрах внутренних усилий.

План лекции

1. Внутренние усилия в стержнях при центральном растяжении-сжатии, применение метода сечений.

2. Эпюры внутренних усилий при центральном растяжении-сжатии стержней.

Общие положения по теме

Центральное растяжение-сжатие прямых жестких стержней – самый простой вид силового воздействия на элементы конструкций типа прямых стержней, при котором равнодействующие внешних нагрузок прикладываются к стержням вдоль их центральной оси. Центральная ось стержня – это воображаемая линия, которая проходит через точки, являющиеся центрами тяжести площадей всех его поперечных сечений. Поперечное сечение стержня – это воображаемая плоская фигура, которая получается, если мысленно рассечь стержень плоскостью поперек его центральной продольной оси. Простейшим примером центрального растяжения стержней являются канаты грузоподъемных машин, примером центрального сжатия – шток или винт гидравлического или винтового домкратов, применяемых для подъема грузов на небольшую высоту. В данной теме жесткость стержней, которые при работе в конструкции подвергаются только растяжению, не ограничивается. Жесткость же стержней, работающих на сжатие или на растяжение-сжатие, считается достаточно большой, чтобы при сжатии внешними нагрузками не возникало потери устойчивости, т. е. их изгибного искривления (выпучивания). Центральное сжатие нежестких стержней рассматривается отдельно в теме «Устойчивость центрально сжатых стержней», где учитывается понятие «гибкость» стержня.

Следует отметить, что растяжение и/или сжатие стержней бывает также внецентренным, когда равнодействующие внешних сил передаются на стержни параллельно их центральной оси со смещением (с эксцентриситетом) относительно нее. Такое силовое воздействие является более сложным, нежели рассматриваемое здесь центральное растяжение-сжатие прямых стержней, и рассматривается оно позднее в разделе «Сложное сопротивление стержней».