Будівельна механіка

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Приклад просторової фермової конструкції
Приклад рамної конструкції корпусу гоночного автомобіля

Будівельна механіка — це наука про методи розрахунку споруд на міцність, жорсткість і стійкість.

Як самостійна наука будівельна механіка почала розвиватися у першій половині XIX століття у зв'язку з активним будівництвом мостів, залізниць, гребель, суден і великих промислових споруд. Відсутність методів розрахунку таких споруд, що не дозволяла створювати легкі, економічні й одночасно надійні конструкції спричинила інтенсивний розвиток окремих розділів теоретичної механіки, опору матеріалів, теорії пружності і теорії пластичності у напрямку прикладного їх використання для розрахунку будівельних конструкцій.

Саме розділи цих дисциплін стали базою для розвитку сучасної будівельної механіки як науки та її складовими частинами.

Предмет будівельної механіки[ред.ред. код]

Будівельна механіка вивчає складні механічні системи (споруди), до яких входять елементи різних типів: масивні тіла, пластини, оболонки, стрижні. Вона розглядає статику, динаміку і стійкість споруд)[1]. У класичній будівельній механіці розглядаються тільки стрижневі системи. Однак практичні потреби обумовили появу нових, спеціальних курсів будівельної механіки, де розглядаються нестрижневі системи.

У результаті з'явилися такі спеціалізовані курси, як «Будівельна механіка корабля» (розглядається розрахунок пластин і оболонок), «Будівельна механіка авіаційних конструкцій» (розглядається розрахунок пластинок і оболонок стосовно конструкцій літака). У цих курсах у більшій мірі використовуються методи теорії пружності, які значно складніші, ніж методи класичної будівельної механіки.

Граничні стани, що розглядаються будівельною механікою[ред.ред. код]

Усі інженерні (будівельні) конструкції і споруди — будівлі, мости, резервуари, корпуси автомобілів, літаків, суден та інших конструкцій — повинні задовольняти умовам міцності, жорсткості та стійкості.

Умови міцності полягають у тому, що зусилля і напруження в елементах конструкцій не повинні перевищувати величин, за яких ці елементи можуть зруйнуватися.

Докладніше: Міцність

Умови механічної жорсткості полягають у тому, що деформації в елементах конструкцій не повинні перевищувати величин, за яких ці елементи чи вся конструкція в цілому стане не придатною до експлуатації.

Умови стійкості полягають у тому, що при знятті навантажень споруда повинна відновлювати свій попередній стан.

У найбільшій мірі вивчений і висвітлений в літературі розділ будівельної механіки — будівельна механіка стрижневих систем, до яких відносяться ферми, балки, рами, арки та комбіновані системи, що утворюються поєднанням балок, рам, ферм.

Основні задачі[ред.ред. код]

Будівельна механіка обмежується визначенням напружень, деформацій і переміщень під дією зовнішніх навантажень і не розглядає критеріїв міцності, як це робиться в опорі матеріалів.

Сучасна будівельна механіка має цілу низку класифікацій задач, що розглядаються.

Розрізняють плоскі задачі, що розв'язуються у двовимірній системі координат і просторові задачі, що розглядаються у тривимірному просторі. Зазвичай просторові конструкції намагаються розчленувати на плоскі елементи, розрахунок яких простіший, хоча це не у всіх випадках вдається. Більшість основних методів розрахунку й теорем викладається щодо плоских систем. Подальші узагальнення на просторові системи, як правило, вимагають лише написання громіздкіших рівнянь.

Розрізняють також, статичні задачі будівельної механіки і динамічні. Останні повинні враховувати інерційні властивості конструкції, що виражаються через похідні по часу. Сюди ж відносяться задачі, пов'язані з врахуванням в'язких властивостей матеріалів, повзучості й тривалої міцності. Таким чином, існує будівельна механіка статичних систем і будівельна механіка динамічних систем.

Будівельна механіка поділяється також на лінійну й нелінійну. Розрізняють геометричну й фізичну нелінійності. Геометрична нелінійність рівнянь будівельної механіки звичайно виникає при великих переміщеннях і деформаціях елементів, котрі в будівельних конструкціях зустрічається порівняно рідко. Фізична нелінійність з'являється при відсутності пропорційності між зусиллями й деформаціями, тобто при використанні неідеально пружних матеріалів. Фізичною нелінійністю в тому або іншому ступені володіють всі конструкції, однак при малих напруженнях нелінійні залежності можна замінити лінійними.

Основні допущенння[ред.ред. код]

Розрахунки в будівельній механіці базуються на певних припущеннях і гіпотезах. Вони збігаються з допущеннями і гіпотезами опору матеріалу, але повинні бути віднесені до всієї споруди в цілому.

Докладніше: Опір матеріалів

Напрямки розвитку[ред.ред. код]

Будівельна механіка поділяється на напрямки, що відносяться до розрахунку конструкцій певного виду: стержневих конструкцій (ферм, рам, балкових систем і арок), пластин і пластинчастих систем, оболонок, гнучких ниток і вантових систем, пружних і непружних основ, мембран і т. д.

Порівняно новим напрямком у будівельній механіці є вивчення систем з випадковими параметрами, тобто такими, величина яких може бути передбачена лише ймовірнісними методами. Наприклад, величина максимального снігового навантаження за заданий період часу є імовірнісною величиною. Розрахунок споруд із урахуванням імовірності появи тих чи інших станів складає предмет теорії надійності й імовірнісних методів розрахунку, що стали невід'ємною частиною сучасної будівельної механіки.

Будівельна механіка в Україні[ред.ред. код]

При Академії будівництва України існує відділення «Будівельна механіка і будівельна фізика» (керівник відділення Баженов В. А., вчений-секретар Лізунов П. П.).

У Відділенні працюють двадцять два дійсні члени Академії будівництва України, які виконують дослідження в галузі будівельної механіки і будівельної фізики в наступних закладах:

Примітки[ред.ред. код]

  1. Статику, динаміку й стійкість споруд називають також будівельною механікою у вузькому значенні слова

Посилання[ред.ред. код]


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.