Изучение строительной механики является обязательным для студентов строительных специальностей. Далее подробнее поговорим о том, что является предметом строительной механики, и что входит в ее задачи.
Предмет строительной механики
К изучению строительной механики студенты приступают после освоения курса «Теоретическая механика» и «Сопротивление материалов». Наука о методах расчета сооружений на прочность, устойчивость и жесткость опирается на базовые знания, полученные ранее.
В результате освоения дисциплины студенты учатся рассчитывать сложные конструктивные формы и сооружения в целом.
В строительной механике выделяют три раздела:
- динамика сооружений;
- теория устойчивости сооружений;
- статика сооружений, в которой рассматриваются расчета на прочность при воздействии статической нагрузки.
Рисунок 1. Предмет строительной механики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Методы, используемые в строительной механике те же, что в сопромате, теории упругости и теоретической механике. Как самостоятельная наука она была выделена лишь в 19 веке, когда начался активный рост строительства. Помимо теоретических методов, строительная механика также использует и результаты экспериментов и испытаний, проведённых на натуре и модели. В качестве упрощения в строительной механике реальные конструкции заменяются расчетными схемами, которые позволяют выявить взаимодействие частей и точно отразить их.
К схемам предъявляется несколько требований, в первую очередь они должны соответствовать действительным условиям, отражающим работу конструкций здания или сооружения. Во вторую очередь из схемы убирают все лишние и не имеющие значения элементы, чтобы она была не перегружена и оставалась простой для расчета.
Расчетная схема — это условное, упрощенное отображение действительной схемы объекта.
Системы с жестким соединением элементов будут назваться рамами, также узлы могут иметь шарнирные соединения или комбинированные соединения.
Опора в расчетной схеме может быть жестко защемленной, шарнирно-подвижной или шарнирно-неподвижной.
Расчеты в строительной механике строятся на ряде допущений. Так, допускается, что:
- материал объекта обладает совершенной упругостью, это означает что материал после окончания воздействия нагрузки возвращает прежнюю форму,
- точки сооружения или здания перемещаются на настолько малые величины, что ими можно пренебречь,
- перемещения точек здания или сооружения принимаются прямо пропорциональными силам, которые вызывают эти перемещения,
- результат действия группы сил не зависит от того, в какой последовательности ведется нагружение, и равен сумме действия каждой из сил.
Задачи строительной механики
К задачам строительной механики относятся:
- разработка методов определения усилий;
- анализ прочности элементов;
- определение напряжений и составление условий прочности.
В рамках курса рассматриваются методы расчета стержневых конструкций (статические, подвижные и динамические нагрузки), неразрезные многопролетные балки, а также фермы и рамы, балки и арки, которые могут быть как статические определимые, так статически неопределимые. Студенты выполняют расчеты на подвижную нагрузку, расчеты плоских ферм, расчеты арок, а также расчеты на устойчивость. Выполняют расчеты перемещений от нагрузки, от изменения температуры, от кинематического воздействия.
Рисунок 2. Строительная механика, пример расчетной схемы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Нагрузки могут быть трех видов - сосредоточенная сила, равномерно-распределённая нагрузка, а также сосредоточенный момент.
Освоение строительной механики позволяет перейти к расчётам конкретных конструкций из металла, дерева или железобетона. Успешное завершение курса направлено на закрепление основных методов ведения расчетов различных сооружений
Освоение курса обычно занимает 2 семестра, он состоит из лекционных и практических занятий. На лекциях студенты осваивают теоретические положения, а на практике выполняют задачи и расчетно-графические работы. Также в рамках курса могут быть рассмотрены основы применения вычислительного комплекса для решения задач.
Умение решать задачи строительной механики является базовой и неотъемлемой профессиональной компетенцией любого строителя, которая позволяет ему умело проектировать сооружения и здания, а также анализировать напряжённо-деформированные состояния.
