|
Любое инженерное сооружение состоит из отдельных строительных
элементов: балок, плит, стержней, оболочек и др. В процессе
эксплуатации сооружения элементы в той или иной степени участвуют
в работе и подвергаются действию различных внешних факторов: нагрузок,
колебаний температуры, под влиянием которых элементы обычно изменяют
свою первоначальную геометрическую форму, т. е. претерпевают деформации,
которые могут в определенных условиях нарушать нормальную работу
сооружения. Чтобы этого не происходило, приходится при проектировании
определять размеры отдельных элементов конструкций. Эта задача решается
на основе расчетов, цель которых - создание прочного, устойчивого,
долговечного и вместе с тем экономичного сооружения.
Было замечено, что разновидностей
элементов, входящих в состав различных сооружений, гораздо меньше,
чем типов сооружений. Оказалось также, что способы расчета отдельных
элементов не зависят от того, в какие сооружения они входят, а определяются
испытываемыми ими деформациями. Отмеченные обстоятельства позволили
создать ограниченное количество универсальных схем расчета отдельных
строительных элементов и выработать принцип проектирования инженерных
сооружений, суть которого состоит в том, что сооружение рассчитывается
не целиком все сразу, а по образующим его элементам.
Для обеспечения нормальной
и безопасной работы строительной конструкции ее элементы, а значит
и сама конструкция, должны удовлетворять условиям прочности, жесткости
и устойчивости.
Под прочностью понимают
способность конструкции (элемента) выдерживать заданную нагрузку
без разрушения.
Жесткость - это способность
элементов конструкции сопротивляться деформациям, возникающим под
действием внешних сил.
И то, и другое понятия
характеризуют способность элементов конструкции выдерживать внешнюю
нагрузку и сопротивляться ее действию. Различаются они по своим
количественным показателям: расчет на прочность состоит в сопоставлении
сил внутреннего сопротивления с внешними силами, а расчет на жесткость
- в сопоставлении фактических деформаций (изменение формы, размеров)
с допустимыми. Расчеты на прочность и жесткость дополняют друг друга
и используются для установления таких минимально необходимых размеров
конструкции, при которых она будет удовлетворять своему назначению.
Наука, в которой изложены
принципы и методы расчета элементов конструкции на прочность и жесткость,
называется сопротивлением материалов.
Под устойчивостью конструкций
подразумевают их способность сохранять при действии заданных нагрузок
определенное планово-высотное местоположение. Устойчивость исследуется
в научной дисциплине, называемой статикой сооружений.
Для успешного изучения
сопротивления материалов и статики сооружений необходимы знания
теоретической механики, математики и физики. Основной базой является
теоретическая механика и, в частности, ее раздел статика. Привлечение
материалов именно этого раздела к расчету сооружений объясняется
тем, что нормально функционирующая строительная конструкция должна
находиться в состоянии покоя, а все приложенные к ней силы должны
быть уравновешены. Как раз такие условия и рассматривает статика.
|
|