Ржаницын А.Р. - Строительная механика

А. Р. РЖАНИЦЫНСТРОИТЕЛЬНАЯМЕХАНИКАДопущеноМинистерством высшего и среднегоспециального образования СССРв качестве учебного пособиядла студентов строительных специальностей вузовМосква •Высшая школа•1982ББК38.112PttУДК624.04Рецензенты:кафедра соnротивления материалов и расчета на nрочностьУниверситета дружбы народов (эав. кафедрой- nроф. В.

Г. Рекач);докт. техн. наук, nроф. М. А. Колтунов;кафедра строительной механики Ленинградского инженерно­строительного института (эав. кафедрой- nроф. А. М. Масленников)Ржаницын А. Р.PllСтроительная механика: Учеб. пособие для вузов.М.: Высш. школа, 1982.-400 с., ил.В пер.:90к.Изложенный в книге курс: строительной мехаинки рассчитан на три се­местра обучения н включает спецкурс, предусмотренный учебной проrраммойМинвуза СССР для строительных снециальиостеА вузов. В отличие от прежнихучебников в нем аначительно сокращена традиционная часть, относящаясякрасчетустатическиопределимыхсистемикклассическимметодамрасчетарам. Взамен расширены новые разделы строительной механики.

такие. какматричный метод расчетастатическинеопределимыхсистем,устоnчнвостьконструкциЯ, метод пределhного равновесия. расчет оболочек. метод конечныхзлементов в др. Даны также сведения о теории надежности строительныхконструкциЯ в теория составных стержней, орименяемая в расчете зданиЯ по·вышеинойэтажности.Учебное пособие предназначено для студентов строительных специально·стеЯ вузов. Может быть использовано для первоначальиых опытов самостоя·тельной научной работы студентов в области теории сооруженА.рББК3201010000-040001(01)-8277-81©38.1126CIИздательство сВысшая школа:~>,1982ПРЕДИСЛОВИЕСуществующие в настоящее время учебники курса строи­тельной механики мало изменились за последние 40 лет, осо­бенно в своих основных разделах, относящихся к «классиче­ской строительной механике». Эти разделы по традиции зани­мают большую часть курса.

Изучая их, студенты получают нетолько достаточно большой объем знаний, но и специальныерасчетные навыки, которыми, по мнению автора, целесообразноовладевать после окончанияинститута, на практической рабо­те по проектированию. Что же касается новых разделов быстроразвивающейся науки о расчете сооружений, то изложение их,какправило,занимаеточеньмаломестаиневсегдасоответ·ствует современному уровню теории и практики.ПрограммойМинвузомкурсаСССРстроительнойдлястроительныхмеханики, утвержденнойспециальностей высшихучебных заведений, предусмотрен материал на360часов лекцийи практических занятий.

Однако на большинстве факультетовстроительных !3УЗОВ курсу строительной механики отводитсязначительно меньшее время, причем кафедрам предоставляетсявозможностьисключенияизкурсапоих усмотрениюрядараз­делов. При этом обычно отбрасываются новые и более сложныеразделы, недостаточно освещенные в учебниках.В настоящем учебном пособии традиционный материал кур­са (расчет статически определимых систем, различные методырасчета рам, линии влияния и т. п.) преподносится в несколькосокращенном виде. За счет этого удалось более полно осветитьвопросы неупругой работы конструкций, устойчивости, расчетапластинокметодомпредельногоравновесия(расчетупругихпластинок входит в курс теории упругости), ползучести и пр.В главе, посвященной расчету оболочек, основное вниманиеобращено на инженерную сторону и изложение ведется по воз­можности более просто. Включены также два новых важныхраздела современной строительной механики: основы теориинадежности строительных конструкций и теории составныхстержней.8Вконце книгиприведен список литературы, пользуясь ко­торым желающие могут более полно изучить отдельные вопро·сы курса.Автор благодарит за ценные замечания, сделанные при под·готовкерукописикизданию, проф.

М.А.Колтунова,проф. А. М. Масленникова, доц. Л. П. Портаева, коллективыкафедр строительной механики Ленинградского инженерно­строительного института и Московского инженерно-строитель­ного института им. В. В. Куйбышева, а за оказанную помощь­инж. Т. И. Январеву.АвторВВ~ДЕВИЕДолгое время человечество не имело в своем распоряженииникаких методов расчета сооружений. Несмотря на зто, удава­лосьвозводитьотношенииграндиозныепамятникиисовершенныеархитектуры.вконструктивномЭто зави<:t!ло от особоготаланта зодчих, которые интуитивно чувствовали работу соору­жений и умели безошибочно находить нужные размеры злемен­тов зданий.

Недаром с давних времен архитектура, включающаястроительное дело, считалась одним из видов искусства. Боль­шоезначениеимелотакженакоплениеопытастроительства,подчас тяжелой ценой обрушений неудачно выполненных соо­ружений.Успехи механики, начиная с работ Г. Галилея, создали ос­нову для разработки расчетов на прочность. Постепенно науч­ные методы расчета стали все более и более удовлетворятьтребованиям практики и в сильной степени потеснили интуициюпри проектировании. Можно сказать, что все современные соо­руженияпостроенынаосновестрогогоматематическогорас­чета и что без этого расчета их нельзя было бы осуществить.Не приходится говорить о том, какое значение имеют рас­четы сооружений для нашей страны, осуществляющей гранди­озный объем строительства, зачастую опережающий по своемутехническому уровню зарубежные страны.Строительная механика как наука выделилась из общеймеханики во второй половинеXIXстолетия.

Главными объек­тами ее изучения были стержневые конструкции, в частностифермы. Для статически определимых ферм были предложеныостроумные способы расчета. Большой удельный вес среди нихзанимали графические способы, многие из которых сохранилисвое значение и в настоящее время. Однако развитие аналити­ческих и численных методов, особенно в связи с появлениеммашинной техники расчетов, привело к вытеснению графическихметодов из курса строительной механики.Одновременно с расчетом статически определимых конст­рукций развивзлись методы расчета статически неопределимыхсистем.

Еще в1857г. Б. П. Клапейроном было предложеноуравнение трех моментов для расчета неразрезных балок.В 1864 г. Дж. К. Максвеллом и в 1874 г. О. Мором была най­дена формула для определения перемещений в упругих систе­махпоностьзаданнымудобноговнутреннимрасчетасилам,сложныхкотораястатическидавалавозмож­неопределимыхсистем. Однако лишь к 30-м годам нашего века расчет упругихбстатически неопределимых систем достиг вполне совершеннойформы.Выделились три основных методарасчета.:метод сил,метод перемещений и смешанный метод. Появилось такжебольшое число различных модификаций этих методов. Боль­шинствожалуй,ихпотерялометодазначениераспределениясвоих сторонников.Этотвнастоящеемоментов,последнийвремя,которыйкроме,ещепо­имеетметод по существу пред­ставляет собой ятерационный процесс решения уравнений ме­тода перемещений.В связи с появлением электронно-вычислительных машинна первое место теперь выдвинулись матричные методы расчетастатически неопределимых систем.Преимуществапространениюсистемывихвидематричныхнатакметодов расчета привели к рас­двухмерныеназываемогоитрехмерныеметодаконтинуальныеконечныхэлементов(МКЭ).

В этом методе система разбивается на ряд отдельныхэлементов, напряженно-деформированное состояние которых сдостаточным приближением считается изученным, а затем этиэлементы сочетаются между собой в систему, подобно томукак рама сочетается из отдельных стержней. МКЭ получилбольшое распространение в расчетах сложных конструкций,которыеранеенеудавалосьрассчитатьклассическимимето­дами теории упругости.

К МКЭ примыкает метод стержневойаппроксимациисплошныхсистем,имеющий,впрочем, само­стоятельное значение.В строительных конструкциях часто применяются стержни,соединенные между собой по длине упруго-податливыми свя­зями. Неучет податливости этих связей привел в начале векак серьезным авариям некоторых сооружений. Первоначальноподатливость связей в составных стержнях учитывалась каквлияние на прогиб стержня поперечных сил (работы Ф. Энгес­сера, С. П. Тимошенко и др.). В конце 30-х годов было уста­новлено, что такой подход справедлив лишь для таких состав­ных стержней, ветви которых не воспринимают изгибающих мо­ментов, и была создана более общая теория расчета составныхстержней, получившая применение в расчетах разных строи­тельных конструкций, в частности несущих конструкций совре­менных многоэтажных зданий.В классических разделах строительной механики рассматри·ваются почти исключительно задачи, описываемые линейнымиуравнениями.