ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СХЕМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Расчет любого сооружения, конструкции или отдельного конструктивного элемента начинается с выбора расчетной схемы. Она представляет собой упрощенную, идеализированную модель, которая отражает наиболее существенные особенности реального объекта, определяющие его поведение под нагрузкой.

Выбор расчетной схемы в технической механике начинается, как сказано выше, со схематизации свойств материала и характера деформирования твердого тела. Вторым шагом является схематизация геометрической формы реального объекта. Формы элементов строительных конструкций весьма разнообразны, однако с достаточной степенью точности их можно отнести к четырем основным категориям.

Брус — это элемент, у которого один размер (длина /) значительно превышает два других — hub. Геометрически его можно представить как тело, образованное путем перемещения плоской фигуры 2 вдоль некоторой линии 3, называемой продольной осью бруса (рис. 1.6). Центр тяжести 1 фигуры находится на этой оси, а сама фигура перпендикулярна ей и называется поперечным сечением бруса. Таким образом, продольная ось является геометрическим местом центров тяжести поперечных сечений, поэтому при переходе от конструктивной схемы к расчетной в большинстве случаев можно не вычерчивать брус полностью, а ограничиться изображением только оси. В зависимости от ее формы различают брусья прямые (см. рис. 1.6, а) и кривые (см. рис. 1.6, б). В строительных конструкциях более распространены прямые брусья. Примером кривого бруса может служить грузоподъемный крюк (рис. 1.7, а).

Рис. 1.6

Прямой брус постоянного сечения называется призматическим (см. рис. 1.6, а). Встречаются также брусья с непрерывно изменяющимся сечением, например промышленные трубы (рис. 1.7, б), и ступенчатые, например мостовые опоры (рис. 1.7, в). В зависимости от конструктивного назначения среди брусьев различают стержни, балки (см. рис. 1.1,6; 1.3— 1.5) и колонны (см. рис. 1.1, в). Их подробная характеристика дается в гл. 2, 7, 10.

Рис. 1.7

Условимся оси координат всегда принимать так, чтобы ось z совпадала с продольной осью прямого бруса (ось абсцисс), а оси х; и у лежали в плоскости поперечного сечения (у кривого бруса ось г совпадает с касательной к его оси). Расчетная модель бруса характеризуется тем, что основные математические уравнения (функции) выражаются относительно одной независимой переменной (аргумента) — абсциссы поперечного сечения z, и их решение представляет собой так называемую одномерную задачу.

Оболочка это тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями, у которого длина / и ширина b велики по сравнению с толщиной t (рис. 1.8, а). Если при тех же соотношениях размеров тело ограничено параллельными плоскостями (рис. 1.8, б), то оно называется пластиной. К оболочкам относятся стенки сосудов для хранения жидкостей, газов и сыпучих материалов (резервуаров, газгольдеров, бункеров), листовые конструкции доменных цехов (кожух доменной печи, воздухонагревателей, пылеуловителя), купола и своды зданий. Очень тонкая оболочка называется мембраной. Пластинами являются, например, плоские днища сосудов, настил рабочих площадок цехов, обшивка каркасных кровельных и стеновых панелей. Толстые пластины принято называть плитами.

Рис. 1.8

Оболочка и пластина работают, как правило, в более сложных условиях, чем брус. Их поведение описывается уравнениями, которые зависят от двух аргументов х и у, поэтому задача является двухмерной.

Тела, у которых все три размера Ь, /, И имеют один порядок, называются массивами. К ним относятся фундаменты (рис. 1.8, в), подпорные стены и т.п. Функции, характеризующие работу массивного тела, зависят от трех независимых координат х,у, z и определяются в результате решения трехмерной задачи.

В данном учебнике рассматриваются главным образом одномерные задачи расчета брусьев и элементов стержневых конструкций, поскольку определение усилий и деформаций оболочек, пластин и массивов в большинстве случаев неосуществимо методами технической механики. Подобные задачи могут быть решены только в разделах механики, основные предпосылки которых отличаются большей широтой и не ограничиваются такой формой тела, как брус.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >