Внешние силы

Всопротивлении материалов под внешними воздейст­виями подразумевается не только силовое взаимодейст­вие, но и тепловое, возникающее из-за неравномерного изменения температурного режима окружающей среды, а также воздействия на элементы сооружений различных осадок опорных связей или перемещения отдельных час­тей сооружения.

Силовые нагрузки делят на объемные и поверхност­ные силы. Объемные или массовые силы — силы, прило­жение ко всем внутренним точкам тела, к ним относятся гравитационные силы тяжести, силы инерции, элект­ромагнитные силы и другие. Поверхностные силы — си­лы, приложенные к поверхности тела. Они делятся на сосредоточенные силы и распределенные нагрузки.

Поверхностная нагрузка, действующая на небольшой площади, условно заменяется сосредоточенной силой, приложенной в центре тяжести этой площади и равной по величине равнодействующей. Например, давление ко­леса локомотива на рельс представляется в виде сосре­доточенной силы, приложенной в центре площади кон­такта колеса с рельсом. Обозначение сосредоточенных сил — Н (ньютон), кН=10³ Н (килоньютон).

Нагрузка, приложенная на значительной площади, называется распределенной. Мерой такой нагрузки слу­жит ее интенсивность, т. е. предел отношения равнодей­ствующей, приходящейся на весьма малую площадку, к величине этой площадки, когда она стремится к нулю. Если интенсивность во всех точках площади нагрузки одинакова, то такая нагрузка носит название равномер­но распределенной. Если же интенсивность разная, то она называется неравномерно распределенной. Обозна­чение распределенных нагрузок — Па = Н/м² (паскаль), Мпа = 10⁶ Па (мегапаскаль). Примером распределен­ных нагрузок является вес снега на кровле здания, соб­ственный вес плит перекрытия и т. п. В тех случаях, когда площадь распределенной нагрузки представляет собой вытянутый прямоугольник, а интенсивность вдоль короткой стороны Ь постоянна и изменяется только по длинной стороне, такую нагрузку условно заменяют по­гонной распределенной нагрузкой интенсивностью q = =pb = Па*м = Н/м.

На сооружения могут действовать моментные нагрузки: в виде распределенных моментов по поверхности (обозначаются Па*м), распределенных погонных момен­тов (обозначаются Па*м/м) или сосредоточенных мо­ментов (обозначаются Н*м).

По характеру действия различают статические и ди­намические нагрузки. Статической нагрузкой называет­ся такая нагрузка, величина которой возрастает пли уменьшается во времени медленно, плавно, т. е. ускоре­ниями точек элемента (силами инерции) можно прене­бречь.

Динамическая нагрузка в отличие от статической из­меняет свою величину во времени с большой скоростью. Действие таких нагрузок сопровождается возникновени­ем колебаний сооружений и дополнительных сил инер­ции, которые необходимо учитывать. Источниками дина­мических нагрузок являются различные машины и меха­низмы снеуравновешенными движущимися частями, а также воздействия от падающих грузов, сейсмические, ветровые и т. п. По продолжительности действия внеш­ние нагрузки делятся на постоянные и временные. По­стоянной называется нагрузка, которая действует непре­рывно в течение всего срока службы сооружения, напри­мер, собственный вес конструкций здания. Временной называется нагрузка, которая действует ограниченное время, после чего исчезает, например, вес снега, давле­ние ветра и т. д.

Внешние нагрузки делятся на неподвижные, не меня­ющие своего местоположения, и перемещающиеся, кото­рые в течение непродолжительного отрезка времени из­меняют свое местоположение на сооружении, сохраняя направление действия, например, давление движущегося локомотива на мост.