Стержень (строительная механика)

У этого термина существуют и другие значения, см. Стержень.

Стержень — тело удлиненной формы, два размера которого (высота и ширина) малы по сравнению с третьим размером (длиной) ^{[1] [2]} В таком же значении иногда используют термин «брус», а термином «стержень» называют тела удлиненной формы, которое сопротивляются только усилиям сжатия и растяжения (в противоположность балке, которая работает преимущественно на изгиб).

Стержень условно представляется в виде совокупности параллельных или почти параллельных продольных волокон. Сечение стержня, нормальное волокнам, называется поперечным сечением.^[3] Геометрическое место точек, проходящих через центры тяжести поперечных сечений, называется осью стержня.

Типы стержней

Основное назначение стержней — воспринимать осевые (растягивающие и сжимающие силы), а также изгибающие моменты. Частным случаем стержней являются гибкие нити, которые работают только на растяжение, не оказывая сопротивлению сжатию и изгибу. Стержень, работающий главным образом на изгиб, называется балкой или брусом. Вертикальный стержень, работающий главным образом на осевые силы, называется стойкой или колонной, а наклонный стержень — раскосом. Горизонтальный стержень, работающий на сжатие, называется распоркой, а на растяжение — затяжкой.

По форме оси различают прямые, кривые и ломаные стержни. Прямой стержень может иметь постоянное и переменное сечение, том числе сечение, которое ступенчато изменяется по длине стержня. Кривой стержень является расчётной схемой арок, кольцевых фундаментов, кольцевых рёбер жесткости оболочек и других линейных конструкций. Примером ломаного стержня является опорная балка балкона или эркера здания.

По относительным размерам в поперечном сечении различают массивные и тонкостенные стержни. Массивные стержни по форме поперечного сечения подразделяются на прямоугольные, круглые, тавровые, двутавровые, крестообразные и т. п. Тонкостенные стержни подразделяются на стержни с открытым и замкнутым поперечным сечением. Деление стержней на массивные и тонкостенные весьма условно. Главным отличительным признаком тонкостенных стержней является необходимость учета при их расчете на кручение [депланация|депланации]] поперечного сечения.

Стержни образуют многочисленные несущие системы зданий и сооружений. Из стержней состоят балочные и арочные системы, рамы, фермы, решетчатые башни и вышки, сетчатые оболочки, а также разнообразные каркасные системы эданий, (стоечно-балочные, связевые, рамно-связевые, рамные).

Классификация стержневых систем

• По виду соединения стержней - с шарнирным соединением (фермы, решетчатые башни, купола, оболочки, структуры и др.); с жестким соединением (рамы).

• По схеме нагружения - плоские, воспринимающие внешние нагрузки, действующие только в плоскости стержневой системы; пространственные, воспринимающие внешние нагрузки произвольного направления.

• По степени статической определимости - статически определимые, статически неопределимые.

• По назначению - опорные, пролетные, совмещенные.

Принципы расчета стержневых систем

Расчет стержневых систем является основной задачей строительной механики. При расчете различают статически определимые и статически неопределимые стержневые системы.

Примечания

1. ↑ Рабинович И. М. Основы строительной механики стержневых систем.. — 3-е изд. — М.: Стройииздат, 1960. — 516 с.
2. ↑ Ржаницын А. Р. Строительная механика: учеб. пособие для строит. спец. вузов. — М.: Высшая школа, 1982. — 400 с.
3. ↑ Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический / Под ред. А. А. Уманского. — 2-е. — М.: Стройиздат, 1972. — Т. Книга 1. — 600 с.