Расчетные схемы и их классификация

В статике сооружений при расчете конструкции имеют место не с самими конструкциями, а с их расчетными схемами. Расчетная схема представляет собой условное изображение сооружения, в ко­тором каждый элемент представлен упрощено, например, в виде осевой линии. Опорные части сооружения в расчетных схемах также изображаются условно. Расчетная схема должна, в основном, отвечать двум требованиям: во-первых, она должна по характеру работы и ге­ометрии максимально соответствовать реальному сооружении, во-вто­рых, она должна упростить и облегчить расчет.

Все сварные металлические конструкции можно подразделить на следующие классы или группы.

Плоские и пространственные сооружения

Если оси всех элементов конструкции лежат в одной плоскости и нагрузка действует в этой же плоскости, то сооружение называ­ется плоским (плоскостным). Если оси элементов конструкции рас­полагаются в разных плоскостях или нагрузка действует не в пло­скости сооружения, то оно называется пространственным. К плоскостным сооружениям следует, например, отнести стропильные фер­мы перекрытия; к пространственным - мачты линий электропередач (ЛЭП) или пролетные строения металлических железнодорожных мос­тов.

Большинство пространственных конструкций для упрощения рас­чета можно расчленить на плоские системы. В настоящем курсе мы будем изучать плоские системы.

В дальнейшем изложении термины - конструкция, сооружение, система - будем считать равнозначными.

Стержневые, тонкостенные и массивные сооружения

К стержневым сооружениям относятся сооружения, состоящие из стержней, т.е. из таких элементов, одно измерение которых (длина) существенно больше остальных двух. Стержневыми конструкция­ми являются фермы.

Если у элементов сооружения один размер (толщина) значитель­на меньше остальных двух, то сооружения называют тонкостенными, или листовыми. Если листовое сооружение состоит из плоских эле­ментов, то в статике сооружений оно называется складкой. Если элементы ограничены криволинейными поверхностями, то сооружение называют оболочкой. Оболочками являются, например, цилиндричес­кие резервуары для хранения жидких и сыпучих материалов.

К массивным сооружениям относятся рамы прокатного и кузнечно-прессового оборудования, корпуса больших электрических машин. Все размеры элементов этих конструкций одного порядка.

Статически определимые и статически неопределимые конструкции

По методам расчета все конструкции могут быть разделены на статически определимые и статически неопределимые. Для расчета первых достаточно только уравнений статики. Для расчета вторых необходимо составление дополнительных уравнений, которые вклю­чают факторы жесткости материала и жесткости элементов.

Различие между статически определимыми и статически неопре­делимыми конструкциями рассматривается в курсе «Сопротивление ма­териалов».

Нагрузки

Из курса сопротивления материалов известно, что нагрузки мо­гут быть сосредоточенными и распределенными. Кроме того, они могут быть постоянными (например, собственная масса сооружения) и временными (например, масса транспортных средств, поднимаемого груза, давление снегового покрова, ветровая нагрузка).

По характеру воздействия на сооружение нагрузки подразделя­ются на статические и динамические. Статические нагрузки возра­стают постепенно до достижения своей максимальной, расчетной ве­личины. К динамическим нагрузкам относятся ударные и повторно - переменные (циклические).

В статике сооружений нагрузки подразделяются также на неподвижные и подвижные. Неподвижные нагрузки имеют фиксированные точки приложения к сооружению. Подвижные нагрузки перемещаются по сооружению. К подвижным нагрузкам можно отнести те­лежку, передвигающуюся по мосту крана. Подвижная нагрузка имеет особенность силового воздействия на сооружения - величина усилий в элементах или сечениях зависит от ее места нахождения. Эта особенность находит свое определенное отражение в методике рас­чета сооружения на подвижную нагрузку.

Paccмотренные нагрузки принято называть силовыми факторами. Кроме них на сооружения могут оказывать воздействие температура, усадка материала и перемещение опор при осадке опор. Указанные воздействия могут вызвать возникновение в элементах и соединени­ях сооружений усилий значительной величины и даже разрушение сооружений.