Глава 3. Статика сооружений стержневых и балочных систем

Общие положения

Для студентов машиностроительных специальнос­тей вузов традиционно читается только один из разделов строительной механики - сопротивление материалов. Безусловно, это одна из базовых дисциплин. Однако круг вопросов, которыми она занимает­ся, ограничивается рассмотрением методов расчета простых брусь­ев. При изучении специального курса «Проектирование сварных конструкций» студентами специальности 150202 «Оборудование и тех­нология сварочного производства» расчетно-аналитический аппарат сопромата оказывается недостаточным. Выбор оптимальной расчетно-конструктивной схемы будущего сооружения, анализ ее на геомет­рическую неизменяемость и статическую определимость, исследова­ние систем с помощью линий влияния при действии подвижной наг­рузки и, наконец, определение величин расчетных усилий, дейст­вующих в элементах сооружения, являются необходимыми этапами проектирования сварных металлических конструкций практически всех типов. Этими вопросами занимается статика сооружений. Про­грамма специального курса «Проектирование сварных конструкций» предусматривает изучение статики сооружений в ограниченном объеме применительно к наиболее распространенным типам металлоконструкций - фермам и балкам. В то же время методы решения указанных вопросов в настоящем пособии рассмотрены полностью, без каких-либо сокращений и изъятий. Кроме того, сочтено необ­ходимым в дополнение к стандартным рассмотреть малоизвестную методику сравнительного анализа стержневых систем на металло­емкость по линиям влияния с выбором оптимального варианта, что в настоящее время в практике проектирования приобретает перво­степенное значение.

В связи с появлением ЭВМ строительная механика претерпела серьезные изменения. Поэтому всю историю развития строительной механики можно разделить на два этапа:

- до появления ЭВМ (классическая строительная механика);

- современная строительная механика, основанная на численных методах анализа напряженно-деформированного состояния сооружения с использованием компьютерных программ.

Появление ЭВМ резко расширило рамки строительной механики. Произошел резкий поворот в сторону численного метода перемещений. Появился метод конечных элементов (МКЭ), позволяющий рассчитывать стержневые и нестержневые системы с единых позиций.

Трудно переоценить практическое значение современной строительной механики. Вооруженный знаниями ее законов и правил проектировщик получает возможность создавать сооружения, не только надежные и прочные в эксплуатации, но и экономичные. Все выше сказанное относится и к проектированию сварных металлических конструкций, поскольку сварка является в настоящее время основным способом соединения при создании крупногабаритных конструкций.

Приведенный материал снабжен большим количеством разнообразных примеров.

Если в курсе сопротивления материалов изучается воздействие внешних сил при растяжении, сжатии, изгибе и кручении на твердые тела в виде бруса или стержня, то в статике сооружений изучается воздействие внешних сил на системы, состоящие из многих брусьев или стержней, т.е. на инженерные сооружения в целом.