17.1. Схеми елементів конструкцій

Геометричну форму будь-якого елемента можна охарактеризувати трьома розмірами: довжиною, шириною і товщиною. Елементи призматичної або циліндричної форми, в яких один розмір (l) великий порівняно з двома іншими (b, h) розмірами, називаються брусами (рис. 1.1). Геометричне місце точок, які є центрами ваги поперечних перерізів, називають віссю бруса.

Рис. 1.1. Елемент конструкції – брус

Залежно від співвідношення розмірів бруса і характеру діючих сил бруси поділяються на стержні і балки.

Стержень - тонкий і довгий брус, що працює головним чином на розтягання або стискання (одноосьовий напружений стан).

Балка - горизонтально розташований порівняно товстий брус, що працює в основному на згинання.

Елементи, в яких два розміри а, b великі порівняно з третім (тов­щиною), називаються плитами, пластинами або мембранами - залежно від товщини (рис. 1.2).

Скривлена пластина (криволінійна до навантаження) називається обо­лонкою. Матеріал пластин і оболонок працює у більш складних умовах, ніж у стержня, а саме на розтягання-стискання у двох взаємно перпендикулярних напрямках (двоосьовий напружений стан).

Рис. 1.2. Елемент конструкції – пластина

Елементи, в яких усі три розміри а, b, с є розмірами одного порядку, називаються масивами (рис. 1.3). Напружений стан матеріалу тут триосьовий.

Рис. 1.3. Елемент конструкції - масив

17.2. Основні типи опорних пристроїв

Для стержневих розрахункових схем застосовують такі типи опор.

Шарнірно-рухома опора (рис. 1.4) являє собою пристрій, що допускає переміщення опорного перерізу по горизонталі і його поворот у вертикальній площині щодо осі циліндричного шарніра А та не дозволяє переміщатися по вертикалі. Реакція такої опори спрямована уздовж опорного зв'язку.

Рис. 1.4. Шарнірно-рухома опора

Шарнірно-нерухома опора (рис. 1.5) не допускає зсувів опорного пере­різу ні в поздовжньому, ні в поперечному напрямках, але допускає поворот перерізу щодо шарніра. У такій опорі виникають дві складові опорні реакції – H i Ra

Рис. 1.5. Шарнірно-нерухома опора

Жорстке защемлення, або затиснення (рис. 1.6.), не допускає повороту опорного перерізу і переміщення його в жодному напрямку, тобто на цей переріз накладено три зв'язки.

Рис. 1.6. Жорстке защемлення (затиснення)

У такій опорі виникають вертикальна Rа і горизонтальна На складові опорної реакції і згинальний момент Ма.

17.3. Зовнішні сили та їх класифікація

Зовнішні сили або навантаження, що діють на тіла, поділяють на по­верхневі та об'ємні. Поверхневими називаються такі сили, що прикладаються до тіла від елементів конструкції через відповідні зв’язки.

Об'ємними називають такі сили, що розподілені по об'єму тіла, наприклад, власна вага, сила інерції при тязі чи гальмуванні, відцентрова сила при русі в кривих.

Поверхневі сили поділяють на зосереджені і розподілені.

Зосе­редженими сили передаються тілу по поверхні, дуже малій порівняно з його розмірами. Для спрощення розрахунків ці сили вва­жають прикладеними в точках. Зосереджені сили вимірюють у ньютонах (Н).

Розподілене навантаження характеризується ін­тенсивністю, тобто величиною навантаження, що припадає на одиницю площі або довжини (Н/м2 або, Н/м). Якщо навантаження має однакову інтенсивність по всій площі або довжині, то його називають

рів­номірно розподіленим.