В отличие от теоретической механики для исследования поведения сооружений необходимо знать не только величины внешних сил и линии их действия, но и точки приложения. В виду свойства деформируемости, изменение точек приложения внешних сил приводит к изменению характера перемещений и загрузки сооружения.
Для примера на рис. 1 приведен стержень, который растягивается двумя равными противоположно направленными силами. С точки зрения теоретической механики все четыре случая совершенно одинаковы. Если же учесть деформацию стержня, то в первом случае (а) окажется растянутым весь стержень, во втором случае (б) растянута заштрихованная часть стержня, в третьем (в) и в четвертом (г) случаях стержень оказывается не растянутым.
Рис. 1. Влияние точек приложения внешних сил на характер растяжения стержня.
Любая замена внешних сил на статически эквивалентные силы приводит к ошибке. В некоторых случаях этой ошибкой можно пренебречь. Но в любом случае в области приложения внешних сил, такая замена приводит к существенной погрешности.
На сооружение может действовать не одна внешняя сила, а несколько. Вся совокупность внешних сил, действующих на сооружение, носит название нагрузки. Нагрузка может состоять и из одной внешней силы. Нагрузка классифицируется по характеру внешних сил, т.е. она может быть сосредоточенной, постоянной и временной, статической и динамической, поперечной и продольной (осевой). Дополнительная классификация производится по степени учета нагрузки при проектировании сооружений. С этой точки зрения нагрузка делится на полезную и случайную. Полезная нагрузка – это та нагрузка, которая принимается за основу при расчете надежности сооружения. Случайная – это такая нагрузка, вероятность воздействия которой на сооружение за все время эксплуатации является незначительной.
Кроме того, имеются понятия предельной и разрушающей нагрузок. Предельная – это наибольшая нагрузка, до которой сооружение и его отдельные элементы работают нормально. Разрушающая – это наименьшая нагрузка, при которой происходит разрушение сооружения или отдельных его элементов. Здесь под разрушением понимается потеря прочности, устойчивости или жесткости, т.е. при разрушении сооружение или отдельные его элементы могут разломиться на заранее не предусмотренные части, прийти в неустойчивую форму равновесия, получить недопустимо большие перемещения.
При воздействии на тело внешних сил последние стремятся изменить расстояния между отдельными частицами тела. Любое реальное тело сопротивляется этому. Силы взаимодействия между смежными частицами тела, которые сопротивляются изменению расстояний между этими частицами, при действии на тело внешних сил, называются внутренними силами.
С физической точки зрения внутренние силы представляют собой дополнительные силы взаимодействия между атомами вследствие изменения межатомных расстояний, вызванных взаимодействием внешней среды. При определенном уровне внешних взаимодействий изменения межатомных расстояний могут быть настолько большими, что сил притяжения между атомами окажется недостаточно для сохранения целостности тела. В результате произойдет разделение тела на отдельные части и тело разрушится. Отсюда становится ясным исключительная важность умения находить такие опасные состояния сплошных тел. В механике деформируемого твердого тела для определения опасных состояний используются внутренние силы. При этом считается, что внутренние силы действуют между всеми смежными точками внутреннего объема сплошного тела.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.