Подземные сооружения и наземные конструкции

     Подземные сооружения отличаются от наземных конструкций тем, что окружающая подземные сооружения порода не только нагружает их, но и сама участвует в работе, являясь своеобразным элементом подземной конструкции. Это значительно усложняет расчет и выбор рациональной конструкции сооружения, работающего в таких условиях, тем более, что свойства горных пород отличаются большой изменчивостью.

     Вопросы, излагаемые в настоящем курсе, относятся к строительной механике стержневых систем и включают расчеты балок, рам, ферм и арок. Подбор размеров поперечных сечений или проверка прочности сооружения выполняется по формулам сопротивления материалов. Для того чтобы можно было воспользоваться этими формулами, необходимо знать внутренние силы, возникающие в поперечных сечениях элементов сооружения при действии на них внешней нагрузки.

     Основная задача строительной механики состоит в определении продольных и поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов. Чтобы иметь полное представление об их величине в любом месте сооружения, расчет обычно сопровождается построением эпюр — графиков изменения внутренних сил по длине стержня.

     Для определения внутренних сил в строительной механике используют известный из курса сопротивления материалов метод сечений. При этом полагают, что все тела являются сплошными, однородными и изотропными, а зависимость между напряжениями и деформациями, а также между силами и перемещениями описывается линейной зависимостью. Линейная зависимость между перемещениями и силами предопределяет использование принципа независимости действия сил, согласно которому результат действия на сооружение группы сил не зависит от порядка их приложения и равен сумме результатов воздействия от каждой силы. Так как в пределах закона Гука тела претерпевают сравнительно малые изменения формы и размеров, то внутренние силы обычно определяют, полагая, что первоначальные размеры сооружения не изменились. При составлении уравнений равновесия конструкцию рассматривают как недеформированную, имеющую те же геометрические размеры, какие она имела до нагружения. Это положение носит название принципа начальных размеров.

     В некоторых случаях принцип начальных размеров применять нельзя, так как определение внутренних сил по недеформированному состоянию сооружения приводит к большим ошибкам. Сюда относится, например, случай продольно-поперечного изгиба стержня.

Статьи по данной теме:

     Понятие строительной механики

     Подземные сооружения и наземные конструкции

     Расчетная схема

     Виды сооружений

     Виды систем