Тема 10. Строительная механика, ее цели и задачи. Классификация элементов и сооружений, расчетная схема сооружения. Понятие геометрически изменяемых и неизменяемых систем. Основы кинематического анализа изменяемости систем

10.1. Строительная механика, ее цели и задачи

Строительной механикой в широком смысле следует называть науку, которая занимается разработкой методов и принципов расчета сооружений на прочность, устойчивость и жесткость.

Цель расчета на прочность (3.1) и расчета на устойчивость (3.3) для новых проектируемых сооружений состоит в том, чтобы обеспечить достаточную, но не излишнюю безопасность этих сооружений и, таким образом, сочетать их долговечность с экономичностью. Цель расчета на жесткость (3.2) состоит в устранении возможности появления значительных деформаций (3.5) 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 (5.4) в материале будут иметь продиктованные проектировщиком величины.

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. на соответствующим образом поставленных экспериментах.

Строительная механика в узком смысле этого слова иначе называется еще теорией сооружений. Базой строительной механики является математика, физика, теоретическая механика, сопротивление материалов, экспериментальные исследования. Сама же строительная механика является основной базой для изучения курсов строительных конструкций: металлических, деревянных, железобетонных и каменных и т.д.

Основными задачами статики сооружений являются следующие.

1. Установление законов образования наивыгоднейших форм сооружений, т. е, таких форм, которые удовлетворяют вышеизложенным главнейшим требованиям, предъявляемым к сооружениям.

2. Определение внутренних сил в различных сечениях элементов сооружений и выполнение расчетов по подбору и проверке их размеров. Однако в статике сооружений, как правило, эти расчеты самостоятельно не рассматриваются; предполагается, что они известны из курса «Сопротивление материалов»,

3. Изучение перемещений, возникающих в сооружении под влиянием внешних воздействий.

4. Исследование устойчивости сооружений.