Строительная механика, разделы и основные понятия

Разделы строительной механики

Освоив теоретическую механику и ее главные положения будущие строители осваивают курс сопромата, и вооружившись этими зданиями приступают к изучению механики строительной.

Рассматривая строительную механику как предмет, как курс следует обозначить ее направленность. В общем понимании это наука о ведении и методике расчетов зданий и сооружений, она позволяет оценить такие характеристики как прочность, устойчивость и жесткость. Эта наука вобрала в себя многие понятия, положения и методы других смежных дисциплин - механики стержневых систем, механики пластин и оболочек, теории ползучести, теории упругости и теории пластичности, а также сопротивления материалов.

Важно понимать, что в строительной механике речь идет не об отдельных элементах, а о формах в целом.

В строительной механике выделены следующие разделы:

• теория устойчивости;
• динамика сооружений;
• статика сооружений.

Изначально строительная механика была частью общей механики, в отдельное направление она оформилась в начале девятнадцатого века, когда началось активное строительство мостов, возводились крупные промышленные объекты. Как наука она относится к экспериментально-теоретическим, поскольку использует результаты проведенных испытаний и теоретические разработки.

Рисунок 1. Пример задачи строительной механики (комбинированная система). Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Основные понятия строительной механики

Рассмотрим ближе основные понятия, которыми оперирует строительная механика и их значение:

• расчетная схема используется в строительной механике наравне с другими науками, это упрощенное изображение фактической схемы объекта. Выбирая наилучшую расчетную схему оценивают несколько вариантов, главным принципов выбора будет соответствие действительным условиям работы и выбор наиболее простого способа отображения. Расчетные схемы по геометрическим признакам делятся на стержневые системы, пластины и оболочки и массивные сооружения; по типу соединений делятся на системы с жесткими узлами, шарнирными соединениями и комбинированными соединениями. В зависимости от направления опорных реакций схемы бывают безраспорными и распорными;
• опора, в строительной механике используется несколько видов опор – шарнирно-подвижная, шарнирно-неподвижная и жесткое защемление;
• степень свободы, то есть число возможных перемещений системы, она зависит от числа дисков, числа простых шарниров и количества опорных связей. Если степень свободы системы нулевая, то система считается геометрически неизменимой и статически определимой. В тех случаях, когда степень свободы меньше нуля система геометрически неизмерима, но статически неопределима. Если число связей больше нуля, то система будет геометрически изменяемой.

Распространенной задачей строительной механики является расчет многопролетных статически определимых балок, для его выполнения строят поэтажную схему балки, разбивая ее на главные и второстепенные элементы, затем каждый элемент из разделенной схемы рассматривается самостоятельно, как однопролетная балка, которая будет статически определимой. Расчет начинают с верхних элементов, и по мере опускания учитывают давление, которое передается с верхнего этажа вниз. Полученные в результате расчета эпюры элементов совмещают на одной расчетной схеме.

Для грамотного ведения расчета необходимо уметь применять законы механики, а также учитывать основные соотношения механических свойств материала, анализируя взаимодействия элементов и снования. Математическая модель формируется исходя из типа, нагрузки и материала объекта.

Также задачами строительной механики являются расчет статически определимых систем на постоянную нагрузку, расчет статически определимых систем на подвижную нагрузку, определение перемещений, расчет статически неопределимых систем методом сил, расчет пространственных систем, расчет статически неопределимых систем методом перемещений, расчет сооружений дискретным методом, расчет сооружений методом конечных элементов, динамика и устойчивость сооружений. Будучи и теоретической и прикладной наукой механика позволяет рассчитывать достаточно сложные многоэлементные сооружения.