Ржаницын А.Р. - Строительная механика (1061800), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В частности, для связи между внутренними си­лами и деформациями используется линейный закон Гука. Од­накобольшинствостроительныхматериаловподчиняетсяза­кону Гука лишь в начальных стадиях своей работы, т. е. прималых напряжениях и деформациях. Для изучения условий,при которых возможно разрушение материала и всей конструк­ции, нужен переход от закона Гука к более общим нелинейнымзависимостям усилий от деформаций, определяемым из экспе•риментов.6На основе некоторых упрощений нелинейных зависимостейнапряжений от деформаций была построена теория предель­ного равновесия конструкций, в которой определяется (конеч­но, с известным приближением) их действительная несущаяспособность.

Применеине этой теории в расчетах конструкцийприводит к существенной экономии материалов и одновременнок упрощению расчета.четах железобетонныхБольшое значениеползучесть материала.Особенно эффективна эта теория в рас­пластинок.для работы конструкций имеет такжеТеория ползучести, в отличие от теориипластичности, исходит не из функциональной связи между де­формациями и напряжениями, а из связи, выражаемой диф­ференциальными или интегральными соотношениями во вре­мени. Хотя основной вид уравнения ползучести был дан еще в1874 г.

Л. Больцманом, приложение теории ползучести к рас­чету строительных конструкций началось лишь в середине на­шего века. Необходимость учета ползучести в расчетах строи­тельных, особенножелезобетонныхконструкций, признанавсеми.По мере совершенствования расчетов на прочность конст­рукции проектировались все более легкими и гибкими. Приэтом возникла необходимость проверки их на устойчивость.Постановка проблемы и первое решение задачи устойчивоститонкого сжатого стержня принадлежит Л.

Эйлеру ( 1757). Нотолько в начале ХХ в. расчеты на устойчивость стали широкоприменяться на практике. В разработку практических методоврасчета на устойчивость существенный вклад внесли Ф. Энгес­сер, Ф. С. Ясинский, С. П. Тимошенко и др. Кроме задач устой­чивости прямолинейных стержней были решены также задачиустойчивости арок, сжатых пластинок, оболочек. В 1904 г.С. П. Тимошенко решил задачу устойчивости плоской формыизгиба двутавровых балок.

Существенное обобщение этой за­дачи на тонкостенные стержни любого профиля привело к со­зданию общей теории тонкостенных упругих стержней В. 3. Вла­совым ( 1940). В 1937 г. Н. В. Карноухав и другие предложилиудобный метод расчета рам, являющийся обобщением методаперемещений на устойчивость. В ХХ в. задачи устойчивостибыли распространены на элементы, работающие за пределомупругости (Ф. Энгессер, Т. Карман, Ф.

Р. Шенли), а также насистемы, обладающие свойствами ползучести (А. Р. Ржани­цын, 1946 г.).Динамика сооружений имеет важное значение для расчетасооружений на сейсмические воздействия и на производствен­ные динамические нагрузки. В настоящее время она уже ши­роко используется в обязательных расчетах на ветровую на­грузку и традиционно включается во все курсы строительноймеханики.В современных сооружениях все чаще в качестве основныхнесущих элементов применяют не стержни, а пластинки и обо-7лочки.- Поэтомумеханикуоченьважностержневыминеограничиватьконструкциями,сведения о работе двумерныхсистемастроительнуюдаватьдостаточныеи о методах их расчета.Наибольшие трудности здесь возникают при рассмотрении ра­боты оболочек.

Математические методы расчета их разраба­тывались сконцагромоздкостью,прошлого веказатрудняющейидосих пориспользованиееще отличаютсяэтихметодоввпрактике проектирования. Некоторое исключение составляютрасчеты по безмоментной теории, которая, однако, не всегдаточно описывает действительную работу оболочек. Большаязаслуга в разработке практических методов расчета оболочекпринадлежит В.

3. Власову.Кроме расчета оболочек по упругой стадии в последнеевремяразвиваетсярасчетихпометодупредельногоравнове­сия. Этот прогрессивный метод базируется на обобщении рас­четаныпластинокпостадиицилиндрическихпредельногоравновесияпутемзаме­шарниров текучести линиями сосредоточен­ных пластических деформаций.Новымсловом в строительной механике является теориянадежности строите.1ьных конструкций, учитывающая случай­ные отклонения расчетных величин от их средних значений.При этом детерминированные величины и зависимости заме­няютсяслучайными, причемширокоиспользуютсяметодытеории вероятностей.

Такая постановка задачи расчета соору­жений, тесно связанная с определением необходимых коэффи­циентов запаса, принадлежит Н. С. Стрелецкому (1935). Мате­матической разработкой методов определения коэффициентовзапаса и более общих вопросов вероятностного расчета конст­рукций, составивших впоследствии основы теории надежностистроительных конструкций, занимались автор (1947), В. В. Бо­лотин ( 1958) и др.

Вероятностные методы и теория надежно­сти строительных конструкций служат основой для назначениярасчетныхслучаяхвеличинужевнормативныхнепосредственнодокументах,применяютсявавомногихпрактикепроек­тирования.В настоящее время развитие строительной механики идет,с одной стороны, по пути разработки все более совершенныхвычислительныхметодов,ориентированныхнаприменениеэлектронно-вычислительной техники, с другой- по пути уточ­нениярасчетныхсхемиисходныхгипотез,положенныхвос­нову расчета. Уточняются математические модели действитель­ного поведения материалов конструкции, условий нагружения,величины нагрузок, возможных отклонений расчетных величинот заданных значений, разрабатываются методы оптимизацииконструкций и пр. Все теснее становится связь строительноймеханики с проектированием конструкций, с технологией ихизготовления, а также с прикладной и вычислительной мате­матикой, физикой, экономикой.ГЛАВАIОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ.

РАсчт' СГАТИЧЕСКИОПРЕДЕЛИМЫХ СИСТЕМ§ 1. Задачи строитмьиой мexaiПIRJIОсновнойзадачейправильно, теорииметодоврасчетаистроительнойрасчетамеханикисооруженийполученияданныхили,являетсядлячтоболееразработканадежногоиэконо­мического проектирования зданий и сооружений. Под надеж­ностью сооружений здесь понимается безопасность несущихконструкций, т. е. практическое исключение возможности ихразрушения.Для обеспечения необходимой надежности сооружения ос­новные элементы конструкций должны иметь достаточно боль­шие сечения. Экономика же требует, чтобы расход материалов,идущих на изготовление конструкций, был возможно меньшим.Чтобы увязать требования надежности с экономичностью, не­обходимо возможно точнее произвести расчет и строго соблю­датьвпроцессепроектирования,возведенияиэксплуатациисооружения те требования, которые вытекают из этого расчета.В механическом расчете сооружений имеются две основныекатегории: воздействия и сопротивление.

В о з д е й с т в и я м иявляются нагрузки, например вес здания и оборудования, вет­ровоедавление,динамическиенагрузкиотдвижущихсяпред­метов и др., а также осадка грунта, температурные расширенияотдельных частей конструкции, усадка материала и т. п. С о·п рот и в л е н и е представляет собой основную функцию несу­щих конструкций, которые должны образовать прочную непо­движную систему, способную противостоять всем действующимна сооружение воздействиям.Всоответствиис этим строительнаямеханика должнасо­стоять из двух частей: 1) изучение и определение воздействийи 2) определение сопротивления сооружения этим воздействи­ям.(Возможны и совместные задачи, в которых надо опреде­лять воздействия как функции сопротивления.)Однако в на­стоящее время наука о воздействиях на сооружения не достигУлаещетакогоучебниках,иближеннымиуровня,чтобыинженерампокаееможноприходитсянормативными данными обылоизлагатьпользоватьсявеличинахвпри­нагрузокивездействий.

Наука же о сопротивлении конструкций, об ихпрочности и деформативности развилась в обширную дисцип­лину с большим количеством разделов, знание которых необхо­димо и для расчета конструкций и для правильного представ­ления об их работе.§ 2.КлассифИRа.ци.в задач строительной мехаВИRиВ строительной механике различают плоски е задачи, ко­торыерешаютсявдвухизмерениях,ипр о стран с т в е н н ы езадачи, рассматриваемые в трех измерениях.

Обычно простран­ствеиныементы,конструкциикоторыестремятсярассчитатьрасчленитьнамноголегче,наплоскиеоднакоэтоэле­невовсех случаях удается. Ввиду большей простоты плоских задачстроительной механики, большинство основных методов и тео­рем излагается в применении к плоским системам. Дальнейшиеобобщения на пространствеиные системы обычно не встречаютпринципиальных затруднений и лишь требуют написания болеегромоздких формул и уравнений.Строительная механика разделяется также на л и н ей н у юи н е л и н ей н у ю. Различают геометрическую и физическуюнелинейности.Г е о м е т р и чес к а я нелинейность уравненийстроительной механики возникает, как правило, при большихперемещенияхредкоивстречаетсядеформацияхвэлементов,строительныхчтосравнительноконструкциях.Ф из и чес­к а я нелинейность появляется при отсутствии пропорциональ­ности между усилиями и деформациями, т.

е. 'при применениинеупругих материалов. Физической нелинейностью обладают втой или иной степени все конструкции. Однако с определеннойточностью при небольших напряжениях нелинейные физическиезависимости можно заменить линейными.Можно различать также с т а т и чес к и е задачи строитель­ной механики, в которых время не фигурирует, и д и н а м и ч е­с к и е задачи, учитывающие инерционные свойства конструк­ций, выражаемые через производные по времени. Сюда же сле­дуетотнестизадачи, связанныесучетомвязкихсвойствматериалов, ползучести, длительной прочности и т.

п. Такимобразом, существует строительная механика н е по д в и ж н ы хс и с т е мистроительнаямеханикад в и ж у щ и х с яс и с т е м,куда входят, в частности, динамика сооружений и теория пол­зучести.В последнее время начали интенсивно изучать системы сослучайны м и пар а м е т р а м и, т. е.

такими, величина ко­торых может быть предсказана лишь с определенной степеньювероятности. Например, величина максимальной снеговой на­грузки в заданный период времени является вероятностной ве-10личиной, поскольку нельзя быть полностью уверенным в том,что она не превысит заранее принятого значения. Расчет соору­жений с учетом вероятности появления тех или иных состоянийсоставляетдовпредметрасчета,теорииявляющихсянадежностиинеотъемлемойвероятностныхчастьюмето­строительноймеханики.

Характеристики

Список файлов книги