Основные задачами строительной механики

Основными задачами строительной механики, а точнее механики инженерных конструкций, являются разработка методов для определения прочности, жесткости, устойчивости, долговечности конструкций инженерных сооружений и получения данных для их надежного и экономичного проектирования. Для обеспечения необходимой надежности сооружения, т.е. исключения возможности его разрушения, основные элементы конструкций должны иметь достаточно большие сечения. Экономика же требует, чтобы расход материалов, идущих на изготовление конструкций, был минимальным. Чтобы сочетать требования надежности с экономичностью, необходимо с большей точностью произвести расчет и строго соблюдать в процессе проектирования требования к возведению и эксплуатации сооружения, вытекающие из этого расчета.

В механическом расчете сооружений имеются две основные категории: воздействия и сопротивление.

Воздействиями являкггся нагрузки, например, вес здания и оборудования, ветровое давление, динамические нагрузки от движущихся предметов и землетрясений, осадка опор, температурные расширения отдельных частей конструкций, усадка материалов и т.п..

Сопротивление представляет собой основную функцию несущих конструкций, которые должны образовать прочную неподвижную систему, способную противостоять всем действующим на сооружение воздействиям.

В соответствии с этим теория сооружений и инженерных конструкций должна состоять из двух частей: изучение и определение воздействий; определение сопротивления сооружения этим воздействиям.

В настоящее время наука о воздействиях на сооружения недостаточно разработана, чтС не позволяет ее систематизировано излагать

в учебниках. При выполнении практических расчетов часто приходится пользоваться приближенными нормативными данными о величинах нагрузок и воздействий.

Наука же о сопротивлении конструкций, об их прочности и де-формативности развилась в обширную дисциплину — cmрои-тельную механику, а точнее механику инженерных конструкций и сооружений, независимо от области их применения. Так как общеизвестно, что при решении задач, относящихся к данному предмету в различных областях (строительство, машиностроение, авиационная техника, судостроение и т.д.), применяется идентичный аппарат для их реализации.

В строительной механике различают: одномерные задачи, в которых искомыми факторами являются функции от одной пространственной координаты, плоские задачи — решение которых рассматривается в двух измерениях и пространственные задачи — решение которых рассматривается в трех измерениях по пространственным координатам. Обычно пространственные конструкции удается расчленить на плоские элементы, расчет которых значительно упрощается.

Задачи в строительной механике разделяются также на линейные и нелинейные, при этом различаются геометрическая и физическая нелинейности.

Геометрическая нелинейность задач возникает, как правило, при больших перемещениях и деформациях элементов, что сравнительно редко встречается в строительных конструкциях.

Физическая нелинейность проявляется при отсутствии пропорциональности между напряжениями и деформациями, т.е. при работе материалов конструкций за пределами упругости. Этим видом нелинейности обладают в той или иной степени все конструкции. Однако с определенной точностью при небольших напряжениях нелинейные физические зависимости можно заменить линейными.

Различают также статические задачи строительной механики, в которых фактор времени не фигурирует, и динамические задачи, учитывающие фактор времени и инерционные свойства конструкций, выражаемые через производные по времени. Следует различать также задачи, связанные с учетом вязких свойств материалов, ползучести, длительной прочности и т.н., в которых учитывается фактор времени, но пренебрегаются инерционные свойства системы, вследствие их незначительности. Таким образом, существует механика живучести систем, т.е. учет изменения механических свойств материалов конструкций во времени, куда, в частности, входит теория ползучести, вязкости и старения.