Виды нагрузок и схематизация элементов сооружений

Внешними силами (нагрузками), называют силы взаимодействия между рассматриваем элементом конструкции и окружающими его телами.

Нагрузки бывают объемными и поверхностными. Объемная нагрузка распределяется по всему объему тела и приложена к каждой его частице

К таким нагрузкам относится собственный вес элемента и силы инерции.

Поверхностные силы возникают на поверхности контакта рассматриваемого элемента с окружающими его телами

Поверхностные силы бывают сосредоточенными и распределенными. Сосредоточенные силы передают нагрузку на элемент через небольшую площадку

Условно полагают, что нагрузка приложена в точке. Например, давление колеса на рельс (рис. 1.4).

В то же время, анализируя напряженное состояния под грузом, необходимо учитывать реальную передачу нагрузки по определенной поверхности контакта.

Сосредоточенные силы имеют размерность (Н, КН, МН).

Распределенная нагрузка передается на элемент конструкции через определенную площадь. Например, давление воды на плотину, песка на перекрытие и т. д.

Распределенные силы имеют размерность (Н/м², КН/м², МН/м²).

Погонная или равномерно распределенная нагрузка - нагрузка, приведенная к единице длины элемента - Это вес единицы длины балки, собственный вес покрытия и т. д.

Равномерно распределенная нагрузка имеет размерность (Н/м, КН/м, МН/м).

По характеру приложения нагрузки бывают статические и динамические.

Статическая нагрузка прикладывается к элементу конструкции постепенно, возрастая от нуля до конечной величины Примеры статической нагрузки –кладка кирпича, заполнение водой резервуара.

Динамическая нагрузка прикладывается к элементу конструкции мгновенно и с ускорением. Это взрывные и ветровые воздействия, монтаж конструкций, работа ударных механизмов.

В строительных конструкциях объекты (элементы конструкции) по геометрическим соображениям разделяются на ряд типов (рис. 1.5 а, в, с).

Стержень (рис. 1.5а) – такой элемент, у которого один размер (длина) больше двух других размеров

Стержни бывают прямолинейными и криволинейными.

Оболочка (рис. 1.5с) – пластинка криволинейного очертания.

Массив (рис. 1.5d) - такой элемент, у которого все три поперечных размера одного порядка. К массивам можно отнести фундаменты зданий, плотины.

Для расчета и анализа напряженного состояния элемента составляют так называемую расчетную схему (рис. 1.6). Расчетная схема элемента – схематическое изображение элемента, в котором идеализируется сам элемент, условия его закрепления и действующая нагрузка.