การจำแนกประเภทของแรง: ภายนอกและภายใน การจำแนกประเภทของน้ำหนักบรรทุกและองค์ประกอบโครงสร้าง

การจำแนกประเภทของแรงภายนอก (โหลด) ความแข็งแรงของวัสดุ

แรงภายนอกในด้านความแข็งแกร่งของวัสดุแบ่งออกเป็น คล่องแคล่วและ ปฏิกิริยา(ปฏิกิริยาการเชื่อมต่อ) โหลดเป็นพลังภายนอกที่แข็งขัน

โหลดตามวิธีการสมัคร

โดยวิธีการสมัคร โหลดมี มากมาย(น้ำหนักของตัวเอง แรงเฉื่อย) ที่กระทำต่อองค์ประกอบที่มีขนาดเล็กแต่ละส่วนของปริมาตร และองค์ประกอบพื้นผิว โหลดพื้นผิวจะถูกแบ่งออกเป็น โหลดที่เข้มข้นและ โหลดแบบกระจาย.

โหลดแบบกระจายมีลักษณะเป็นความดัน - อัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อองค์ประกอบพื้นผิวปกติต่อพื้นที่ขององค์ประกอบนี้และแสดงในระบบหน่วยสากล (SI) ในหน่วยปาสคาล, เมกะปาสคาล (1 PA = 1 N/m2 ; 1 MPa = 106 Pa) เป็นต้น และในระบบทางเทคนิค - มีหน่วยเป็นกิโลกรัมแรงต่อตารางมิลลิเมตร เป็นต้น (กก./มม.2, กก./ซม.2)

ในเนื้อหาเปรียบเทียบมักได้รับการพิจารณา โหลดพื้นผิวกระจายไปตามความยาวขององค์ประกอบโครงสร้าง โหลดดังกล่าวมีลักษณะเป็นความเข้ม ซึ่งมักจะแสดงเป็น q และแสดงเป็นนิวตันต่อเมตร (N/m, kN/m) หรือเป็นกิโลกรัมของแรงต่อเมตร (kgf/m, kgf/cm) เป็นต้น

โหลดตามลักษณะของการเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป

โดยธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปจะมีความโดดเด่น โหลดแบบคงที่- เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆจากศูนย์ถึงค่าสุดท้ายแล้วไม่เปลี่ยนแปลง และ โหลดแบบไดนามิกทำให้เกิดแรงเฉื่อยขนาดใหญ่

สมมติฐานเกี่ยวกับความแข็งแรงของวัสดุ

สมมติฐานของโซโปรมาต โซโปรมาต

เมื่อสร้างทฤษฎีการคำนวณความแข็งแรง ความแข็ง และความมั่นคง จะมีการตั้งสมมติฐานที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของวัสดุและการเสียรูปของร่างกาย

สมมติฐานที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของวัสดุ

มาพิจารณากันก่อน สมมติฐานที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของวัสดุ:

สมมติฐานที่ 1: วัสดุถือเป็นเนื้อเดียวกัน (คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลถือว่าเหมือนกันทุกจุด

สมมติฐาน 2: วัสดุบรรจุเต็มปริมาตรของร่างกายโดยไม่มีช่องว่างใด ๆ (ร่างกายถือเป็นสื่อต่อเนื่อง) สมมติฐานนี้ทำให้เป็นไปได้ที่จะใช้วิธีการแคลคูลัสเชิงอนุพันธ์และอินทิกรัลเมื่อศึกษาสภาวะความเครียด-ความเครียดของร่างกาย ซึ่งต้องการความต่อเนื่องของการทำงานในแต่ละจุดของปริมาตรของร่างกาย

สมมติฐาน 3: วัสดุเป็นแบบไอโซโทรปิก กล่าวคือ คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่แต่ละจุดจะเหมือนกันในทุกทิศทาง วัสดุแอนไอโซทรอปิก – คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่เปลี่ยนแปลงไปตามทิศทาง (เช่น ไม้)

สมมติฐานที่ 4: วัสดุมีความยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์แบบ (หลังจากถอดโหลดออก การเสียรูปทั้งหมดจะหายไปอย่างสมบูรณ์)

สมมติฐานการเปลี่ยนรูป

ตอนนี้เรามาดูหลักกัน สมมติฐานที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปของร่างกาย.

สมมติฐานที่ 1: การเสียรูปถือว่าน้อย จากสมมติฐานนี้เป็นไปตามนั้นเมื่อวาดสมการสมดุลตลอดจนเมื่อพิจารณา กองกำลังภายในความผิดปกติของร่างกายสามารถละเลยได้ สมมติฐานนี้บางครั้งเรียกว่าหลักการขนาดเริ่มต้น ตัวอย่างเช่น พิจารณาแท่งที่ฝังอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งเข้าไปในผนังและบรรทุกที่ปลายอิสระด้วยแรงที่มีสมาธิ (รูปที่ 1.1)

โมเมนต์ในการฝังซึ่งกำหนดจากสมการสมดุลที่สอดคล้องกันโดยใช้วิธีกลศาสตร์เชิงทฤษฎีมีค่าเท่ากับ: อย่างไรก็ตาม ตำแหน่งตรงของแท่งไม้ไม่ใช่ตำแหน่งสมดุล ภายใต้การกระทำของแรง (P) ก้านจะโค้งงอ และจุดรับน้ำหนักจะเปลี่ยนไปทั้งในแนวตั้งและแนวนอน หากเราเขียนสมการสมดุลของแท่งสำหรับสถานะที่ผิดรูป (งอ) โมเมนต์ที่แท้จริงที่เกิดขึ้นในการฝังจะเท่ากับ: . จากสมมติฐานที่ว่าการเสียรูปมีขนาดเล็ก เราเชื่อว่าการกระจัด (w) สามารถละเลยได้เมื่อเทียบกับความยาวของแกน (l) นั่นคือ . ไม่สามารถสันนิษฐานได้กับวัสดุทุกประเภท

สมมติฐาน 2: การเคลื่อนไหวของจุดของร่างกายเป็นสัดส่วนกับน้ำหนักที่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวเหล่านี้ (ร่างกายสามารถเปลี่ยนรูปเป็นเส้นตรงได้) สำหรับโครงสร้างที่เปลี่ยนรูปได้เชิงเส้น หลักการของความเป็นอิสระของการกระทำของแรงนั้นใช้ได้ ( หลักการซ้อนทับ): ผลลัพธ์ของการกระทำของกลุ่มแรงไม่ได้ขึ้นอยู่กับลำดับของการโหลดโครงสร้างด้วยพวกมันและเท่ากับผลรวมของผลลัพธ์ของการกระทำของแต่ละแรงเหล่านี้แยกจากกัน หลักการนี้ยังขึ้นอยู่กับสมมติฐานของการพลิกกลับของกระบวนการขนถ่าย

เมื่อแก้ไขปัญหาความแข็งแรงของโครงสร้างแรงภายนอกหรือโหลดจะเรียกว่าแรงปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบโครงสร้างที่พิจารณากับร่างกายที่เกี่ยวข้อง หากแรงภายนอกเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์การสัมผัสโดยตรงของร่างกายที่กำหนดกับวัตถุอื่น แรงเหล่านั้นจะถูกนำไปใช้กับจุดบนพื้นผิวของร่างกาย ณ จุดที่สัมผัสกันเท่านั้น และเรียกว่าแรงพื้นผิว แรงพื้นผิวสามารถกระจายอย่างต่อเนื่องไปทั่วพื้นผิวของร่างกายหรือบางส่วนของร่างกาย ปริมาณโหลดต่อหน่วยพื้นที่เรียกว่าความเข้มของโหลด โดยปกติจะแสดงด้วยตัวอักษร p และมีขนาด N/m2, kN/m2, MN/m2 (GOST 8 417-81) อนุญาตให้ใช้การกำหนด Pa (ปาสคาล), kPa, MPa; 1 ปาสกาล = 1 นิวตัน/ตรม.

โหลดพื้นผิวที่ลดลงจนถึงระนาบหลัก กล่าวคือ โหลดที่กระจายไปตามเส้น เรียกว่าโหลดเชิงเส้น โดยปกติจะแสดงด้วยตัวอักษร q และมีขนาด N/m, kN/m, MN/m การเปลี่ยนแปลงของ q ตามความยาวมักจะแสดงในรูปแบบของแผนภาพ (กราฟ)

ในกรณีที่โหลดมีการกระจายสม่ำเสมอ แผนภาพ q จะเป็นสี่เหลี่ยมมุมฉาก เมื่ออยู่ในการปฏิบัติ ความดันอุทกสถิตแผนภาพ q เป็นรูปสามเหลี่ยม

ผลลัพธ์ของการกระจายโหลดจะมีค่าเท่ากับตัวเลขของพื้นที่ของแผนภาพและนำไปใช้ที่จุดศูนย์ถ่วง หากภาระถูกกระจายไปยังส่วนเล็กๆ ของพื้นผิวของร่างกาย จะถูกแทนที่ด้วยแรงลัพธ์ที่เรียกว่าแรงที่มีสมาธิ P (N, kN) เสมอ

มีโหลดที่สามารถแสดงในรูปแบบของโมเมนต์ที่มีสมาธิ (คู่) โมเมนต์ M (Nm หรือ kNm) มักจะถูกกำหนดด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี หรือในรูปของเวกเตอร์ที่ตั้งฉากกับระนาบการกระทำของทั้งคู่ เวกเตอร์โมเมนต์นั้นแตกต่างจากเวกเตอร์แรงตรงที่จะแสดงเป็นลูกศรสองลูกหรือเส้นหยัก โดยทั่วไปแล้วเวกเตอร์แรงบิดจะถือว่าถนัดขวา

แรงที่ไม่ได้เป็นผลมาจากการสัมผัสกันของวัตถุทั้งสอง แต่ถูกนำไปใช้กับแต่ละจุดของปริมาตรของวัตถุที่ถูกครอบครอง (น้ำหนักของตัวเอง แรงเฉื่อย) เรียกว่าแรงปริมาตรหรือมวล

ขึ้นอยู่กับลักษณะของการใช้แรงในช่วงเวลาหนึ่ง โหลดแบบคงที่และไดนามิกจะแตกต่างกัน โหลดจะถือว่าคงที่หากเพิ่มขึ้นค่อนข้างช้าและราบรื่น (อย่างน้อยในช่วงไม่กี่วินาที) จากศูนย์ไปจนถึงค่าสุดท้าย จากนั้นยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ในกรณีนี้ เราสามารถละเลยความเร่งของมวลที่ผิดรูปและแรงเฉื่อยได้

โหลดแบบไดนามิกจะมาพร้อมกับความเร่งที่สำคัญของทั้งร่างกายที่เปลี่ยนรูปได้และร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์กับมัน แรงเฉื่อยที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ไม่สามารถละเลยได้ โหลดไดนามิกจะถูกแบ่งจากโหลดที่ใช้งานทันที โหลดกระแทกเป็นโหลดที่เกิดซ้ำ

โหลดที่ใช้ทันทีจะเพิ่มขึ้นจากศูนย์เป็นสูงสุดภายในเสี้ยววินาที โหลดดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อส่วนผสมที่ติดไฟได้ในกระบอกสูบเครื่องยนต์ติดไฟ สันดาปภายใน, เมื่อเริ่มต้นรถไฟ

แรงกระแทกนั้นมีลักษณะเฉพาะคือในขณะที่ใช้งานร่างกายที่ทำให้เกิดภาระนั้นมีอยู่แน่นอน พลังงานจลน์- โหลดดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อตอกเสาเข็มโดยใช้เครื่องตอกเสาเข็มในองค์ประกอบของค้อนตีขึ้นรูป

1.2. การจัดหมวดหมู่ กองกำลังภายนอกและองค์ประกอบโครงสร้าง

แรงภายนอกที่กระทำต่อองค์ประกอบโครงสร้าง” ดังที่ทราบกันดีอยู่แล้วในวิชากลศาสตร์เชิงทฤษฎีนั้นแบ่งออกเป็นแบบแอคทีฟและแบบปฏิกิริยา (ปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อ) โดยปกติจะเรียกว่าแรงภายนอกแบบแอคทีฟโดยกำเนิดและธรรมชาติของการกระทำของโหลด วัตถุประสงค์สภาพการทำงานและคุณสมบัติการออกแบบของการพิจารณา องค์ประกอบ.ตัวอย่างเช่น สำหรับเพลาขับที่แสดงในรูปที่ 1 1.8 โหลดคือแรงที่กระทำต่อฟันเฟืองและความตึงของกิ่งก้านของสายพานตลอดจนแรงโน้มถ่วงของเพลาเองและชิ้นส่วนที่ติดตั้งอยู่ (เฟืองและรอก)

สำหรับโครงนั่งร้าน เครนเหนือศีรษะ(รูปที่ 1.9) ภาระหลักคือแรงโน้มถ่วงของสิ่งของที่ยกและรถเข็น แรงโน้มถ่วงของโครงถักมีความสำคัญน้อยกว่า

ภาระหลักของถังต้มไอน้ำคือแรงดันของไอน้ำในนั้น

หากองค์ประกอบโครงสร้างที่เป็นปัญหาเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง โหลดที่กระทำต่อองค์ประกอบนั้นจะรวมถึงแรงเฉื่อยด้วย

แรงโน้มถ่วงของส่วนหนึ่งของโครงสร้างที่กำหนดและแรงเฉื่อยที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคือ ข้อความปริมาตรนั่นคือพวกมันกระทำกับทุกองค์ประกอบของปริมาตรที่เล็กที่สุด โหลดที่ส่งจากองค์ประกอบโครงสร้างหนึ่งไปยังอีกองค์ประกอบหนึ่งถูกจัดประเภทเป็นแรงพื้นผิว

ชั้นผิวแบ่งออกเป็นแบบเข้มข้นและกระจายตัวควรจำไว้ว่าไม่มีกองกำลังรวมศูนย์ - นี่เป็นสิ่งที่เป็นนามธรรมที่แนะนำเพื่อความสะดวกในการคำนวณทางเทคนิค แรงจะถือว่ามีความเข้มข้นหากถูกส่งไปยังส่วนเหนือพื้นที่ที่มีขนาดไม่มากนักเมื่อเปรียบเทียบกับขนาดขององค์ประกอบโครงสร้างเอง ตัวอย่างเช่น แรงกดของล้อรถบนรางถือได้ว่ามีความเข้มข้น เนื่องจากแม้ว่าล้อและรางที่จุดที่สัมผัสกันจะผิดรูป แต่ขนาดของพื้นที่ที่เกิดจากการเสียรูปนี้ยังมีน้อยมากเมื่อเทียบกับขนาดของทั้งสอง รางและล้อ

โหลดที่กระจายไปทั่วพื้นผิวบางอย่างนั้นมีลักษณะเฉพาะ ความดัน,นั่นคืออัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อองค์ประกอบพื้นผิวที่เป็นปกติต่อพื้นที่ขององค์ประกอบนี้ ดังนั้นจึงแสดงเป็นปาสคาล (1 Pa = 1 N/m~), MPa เป็นต้น

ในหลายกรณี เราต้องจัดการกับโหลดที่กระจายไปตามความยาวขององค์ประกอบโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น เราสามารถพูดถึงแรงโน้มถ่วงต่อความยาวหน่วยของลำแสงได้ และถ้าหน้าตัดของลำแสงไม่คงที่ แรงโน้มถ่วงต่อความยาวหน่วยก็จะแปรผันได้

ภาระที่กระจายไปตามความยาวมีลักษณะดังนี้ ความเข้ม,มักจะเขียนแทนด้วย q และแสดงเป็นหน่วยแรงต่อหน่วยความยาว: N/m, kN/m ฯลฯ

ตามลักษณะของการเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปมีความโดดเด่น: โหลดแบบคงที่เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆและราบรื่นจากศูนย์ไปจนถึงค่าสุดท้าย เมื่อถึงแล้วก็ไม่เปลี่ยนแปลงในอนาคต ตัวอย่างคือแรงเหวี่ยงระหว่างช่วงเร่งความเร็วและระหว่างการหมุนโรเตอร์สม่ำเสมอ

โหลดซ้ำเปลี่ยนแปลงหลายครั้งตามเวลาตามกฎหมายข้อใดข้อหนึ่ง ตัวอย่างของภาระดังกล่าวคือแรงที่กระทำต่อฟันของล้อเฟือง

โหลดระยะเวลาสั้นนำไปใช้กับโครงสร้างทันทีหรือแม้กระทั่งด้วยความเร็วเริ่มต้นในขณะที่สัมผัสกัน (มักเรียกว่าโหลดเหล่านี้ พลวัตหรือ กลอง)ตัวอย่างของผลกระทบคือ ตัวอย่างเช่น ภาระที่ชิ้นส่วนของค้อนไอน้ำได้รับในระหว่างการตีขึ้นรูป

ประเด็นเรื่องพันธะและปฏิกิริยาของพวกมันจะกล่าวถึงในรายละเอียดที่เพียงพอในวิชากลศาสตร์เชิงทฤษฎี ที่นี่เราจะจำกัดตัวเองให้เป็นเพียงสิ่งเตือนใจถึงประเภทการเชื่อมต่อที่พบบ่อยที่สุด

ส่วนรองรับแบบเคลื่อนย้ายได้(เพียงส่วนรองรับที่เชื่อมต่อกัน) จะแสดงเป็นแผนผังดังแสดงในรูป 1.10 ก. ปฏิกิริยาของส่วนรองรับดังกล่าวจะตั้งฉากกับพื้นผิวรองรับเสมอ

การสนับสนุนแบบก้องคงที่(การสนับสนุนการเชื่อมต่อแบบคู่) จะแสดงเป็นแผนผังในรูปที่. 1.10 ข. ปฏิกิริยาของส่วนรองรับแบบคงที่แบบก้องจะผ่านไป ศูนย์กลางของบานพับและทิศทางขึ้นอยู่กับแรงกระทำที่กระทำ แทนที่จะค้นหาค่าตัวเลขและทิศทางของปฏิกิริยานี้ จะสะดวกกว่าในการมองหาส่วนประกอบทั้งสองแยกจากกัน

ในการปิดผนึกอย่างแน่นหนา(ส่วนรองรับสามส่วนเชื่อมต่อกัน) แรงคู่ปฏิกิริยา (โมเมนต์) และแรงปฏิกิริยาเกิดขึ้น สะดวกกว่าในการแสดงส่วนหลังในรูปแบบขององค์ประกอบทั้งสอง (รูปที่ 1.11)

หากการเชื่อมต่อเป็นแท่งที่มีบานพับอยู่ที่ปลาย (รูปที่ 1.12) ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นตามแกนของมันนั่นคือก้านนั้นทำงานในแรงดึงหรือแรงอัด

รูปร่างขององค์ประกอบโครงสร้างมีความหลากหลายอย่างมาก แต่ด้วยระดับความแม่นยำที่มากกว่าหรือน้อยกว่า แต่ละองค์ประกอบสามารถพิจารณาได้ในการคำนวณ ไม่ว่าจะเป็นลำแสง หรือเป็นเปลือกหรือแผ่น หรือเป็นอาร์เรย์

ในสาขาความแข็งแรงของวัสดุ พวกเขาศึกษาวิธีการคำนวณความแข็งแรง ความแข็งแกร่ง และเสถียรภาพของคานเป็นหลัก ซึ่งก็คือ วัตถุที่มีสองมิติมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับมิติที่สาม (ความยาว) ลองจินตนาการถึงรูปร่างแบนๆ ที่กำลังเคลื่อนที่ไปตามเส้นตรงจนจุดศูนย์ถ่วงของรูปนั้นอยู่บนเส้นนี้ และระนาบของรูปนั้นตั้งฉากกับมัน ร่างกายที่ได้รับจากการเคลื่อนไหวดังกล่าวคือลำแสง (รูปที่ 1.13)

รูปร่างแบนซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของลำแสงนั้นเป็นของมัน ภาพตัดขวาง,และเส้นที่จุดศูนย์ถ่วงเคลื่อนไปคือแกนของลำแสง

แกนของลำแสงคือตำแหน่งทางเรขาคณิตของจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดขึ้นอยู่กับรูปร่างของแกนของลำแสงและการเปลี่ยนแปลงของส่วนตัดขวาง (หรือคงที่) จะแตกต่างกันอย่างไร ตรงและโค้งคานที่มีหน้าตัดคงที่ต่อเนื่องหรือแบบขั้นตอน (รูปที่ 1.14) ตัวอย่างของชิ้นส่วนที่คำนวณเป็นคานตรง ได้แก่ เพลาขับ (ดูรูปที่ 1.8) แท่งโครงเครนเหนือศีรษะใดๆ (ดูรูปที่ 1.9) ตะขอของเครนนี้คำนวณเป็นคานโค้ง

จานและเปลือก(รูปที่ 1.15) มีลักษณะเฉพาะคือความหนามีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับขนาดอื่น จานถือได้ว่าเป็น กรณีพิเศษเปลือก หรือพูดง่ายๆ ก็คือ เปลือกที่ "ยืดออก" ตัวอย่างของชิ้นส่วนที่ถือเป็นเปลือกและแผ่น ได้แก่ ถังต่างๆ สำหรับของเหลวและก๊าซ องค์ประกอบการชุบของตัวเรือ เรือดำน้ำ และลำตัวเครื่องบิน

อาร์เรย์เรียกร่างกาย ซึ่งทั้งสามมิติมีปริมาณในลำดับเดียวกัน เช่น ฐานสำหรับรถยนต์ ลูกบอล หรือลูกกลิ้งของลูกปืน

ตามที่แสดงในทางปฏิบัติ หัวข้อของการรวบรวมปริมาณงานยกขึ้น จำนวนมากที่สุดคำถามสำหรับวิศวกรรุ่นเยาว์ที่เริ่มต้นใช้งาน กิจกรรมระดับมืออาชีพ- ในบทความนี้ ฉันต้องการพิจารณาว่าโหลดถาวรและชั่วคราวคืออะไร โหลดระยะยาวแตกต่างจากโหลดระยะสั้นอย่างไร และเหตุใดจึงจำเป็นต้องแยกออกจากกัน ฯลฯ

การจำแนกประเภทของโหลดตามระยะเวลาการทำงาน

ขึ้นอยู่กับระยะเวลาของการกระทำ โหลดและผลกระทบจะถูกแบ่งออกเป็น ถาวร และ ชั่วคราว . ชั่วคราวโหลดต่างก็แบ่งออกเป็น ระยะยาวระยะสั้น และ พิเศษ.

ตามชื่อของมันบ่งบอกว่า โหลดถาวรใช้ได้ตลอดระยะเวลาการดำเนินงาน โหลดสดปรากฏในระหว่างการก่อสร้างหรือดำเนินการบางช่วง

รวมถึง: น้ำหนักของตัวเองของโครงสร้างรับน้ำหนักและสิ่งปิดล้อม น้ำหนักและความดันดิน หากใช้โครงสร้างสำเร็จรูป (คานขวาง แผ่นพื้น บล็อก ฯลฯ ) ในโครงการ ค่ามาตรฐานของน้ำหนักจะถูกกำหนดบนพื้นฐานของมาตรฐาน แบบแปลนการทำงาน หรือข้อมูลหนังสือเดินทางของโรงงานผลิต ในกรณีอื่นๆ น้ำหนักของโครงสร้างและดินถูกกำหนดจากข้อมูลการออกแบบตามมิติทางเรขาคณิตเป็นผลคูณของความหนาแน่น ρ และปริมาตร วีโดยคำนึงถึงความชื้นภายใต้เงื่อนไขของการก่อสร้างและการทำงานของโครงสร้าง

ความหนาแน่นโดยประมาณของวัสดุพื้นฐานบางชนิดแสดงอยู่ในตาราง 1. น้ำหนักโดยประมาณของบางม้วนและ วัสดุตกแต่งจะได้รับในตาราง 2.

ตารางที่ 1

ความหนาแน่นของวัสดุก่อสร้างพื้นฐาน

วัสดุ	ความหนาแน่น ρ กก./ลบ.ม
คอนกรีต: - หนัก - เซลล์	2400 400-600
กรวด	1800
ต้นไม้	500
คอนกรีตเสริมเหล็ก	2500
คอนกรีตดินเหนียวขยาย	1000-1400
งานก่ออิฐด้วยปูนหนัก: - ผลิตจากอิฐเซรามิกเนื้อแข็ง - ทำจากอิฐเซรามิกกลวง	1800 1300-1400
หินอ่อน	2600
ของเสียจากการก่อสร้าง	1200
ทรายแม่น้ำ	1500-1800
ปูนทราย	1800-2000
แผงฉนวนกันความร้อนขนแร่: - ไม่ได้รับภาระ — สำหรับฉนวนกันความร้อนของคอนกรีตเสริมเหล็ก — ในระบบซุ้มระบายอากาศ — สำหรับฉนวนกันความร้อนของผนังภายนอกตามด้วยการฉาบปูน	35-45 160-190 90 145-180
พลาสเตอร์	1200

ตารางที่ 2

น้ำหนักของวัสดุรีดและตกแต่ง

วัสดุ	น้ำหนัก กก./ตร.ม
งูสวัดบิทูมินัส	8-10
แผ่นยิปซั่มบอร์ด หนา 12.5 มม	10
กระเบื้องเซรามิค	40-51
ลามิเนตหนา 10 มม	8
กระเบื้องโลหะ	5
ไม้ปาร์เก้ไม้โอ๊ค: - หนา 15 มม — หนา 18 มม — หนา 22 มม	11 13 15,5
หลังคาม้วน (1 ชั้น)	4-5
แผงหลังคาแซนวิช: - หนา 50 มม — ความหนา 100 มม — ความหนา 150 มม — ความหนา 200 มม — ความหนา 250 มม	16 23 29 33 38
ไม้อัด: - หนา 10 มม - หนา 15 มม — หนา 20 มม	7 10,5 14

โหลดสดจะถูกแบ่งออกเป็น ระยะยาวระยะสั้นและพิเศษ

เกี่ยวข้อง:

- น้ำหนักบรรทุกจากคน เฟอร์นิเจอร์ สัตว์ อุปกรณ์บนพื้นอาคารพักอาศัย สาธารณะ และเกษตรกรรมที่มีค่ามาตรฐานลดลง

— น้ำหนักบรรทุกจากยานพาหนะที่มีค่ามาตรฐานลดลง

- น้ำหนักของฉากกั้นชั่วคราว ยาแนว และฐานรากสำหรับอุปกรณ์

— หิมะตกมีค่ามาตรฐานลดลง

- น้ำหนักของอุปกรณ์ที่อยู่กับที่ (เครื่องจักร มอเตอร์ ภาชนะบรรจุ ท่อ ของเหลว และ ของแข็ง, อุปกรณ์เติม);

- ความดันของก๊าซ ของเหลว และวัตถุที่เป็นเม็ดในภาชนะและท่อ แรงดันเกินและการทำให้อากาศบริสุทธิ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการระบายอากาศของเหมือง

— โหลดบนพื้นจากวัสดุที่เก็บไว้และอุปกรณ์ดึงเข้า คลังสินค้าตู้เย็น ยุ้งฉาง ที่เก็บหนังสือ หอจดหมายเหตุของสถานที่ที่คล้ายกัน

— อิทธิพลทางเทคโนโลยีด้านอุณหภูมิจากอุปกรณ์ที่อยู่กับที่

— น้ำหนักของชั้นน้ำบนพื้นผิวเรียบที่เต็มไปด้วยน้ำ

— โหลดแนวตั้งจากเครนเหนือศีรษะและเครนเหนือศีรษะที่มีค่ามาตรฐานลดลง กำหนดโดยการคูณค่ามาตรฐานเต็มของโหลดแนวตั้งจากเครนหนึ่งตัวในแต่ละช่วงของอาคารด้วยค่าสัมประสิทธิ์:

0.5 - สำหรับกลุ่มโหมดการทำงานของเครน 4K-6K

0.6 - สำหรับกลุ่มโหมดการทำงานของเครน 7K

0.7 - สำหรับกลุ่มโหมดการทำงานของเครน 8K

ยอมรับกลุ่มของโหมดเครนตาม GOST 25546

เกี่ยวข้อง:

— น้ำหนักคน วัสดุซ่อมแซมในพื้นที่บำรุงรักษาและซ่อมแซมอุปกรณ์ที่มีค่ามาตรฐานเต็ม

- น้ำหนักบรรทุกจากยานพาหนะที่มีค่ามาตรฐานครบถ้วน

— ปริมาณหิมะที่มีค่ามาตรฐานเต็ม

- ปริมาณลมและน้ำแข็ง

- โหลดจากบริภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในรูปแบบการสตาร์ท การเปลี่ยนผ่าน และการทดสอบ ตลอดจนในระหว่างการจัดเรียงใหม่หรือการเปลี่ยนใหม่

- อุณหภูมิที่มีอิทธิพลต่อภูมิอากาศโดยมีค่ามาตรฐานเต็ม

- โหลดจากอุปกรณ์การยกและการขนส่งที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ (รถยก ยานพาหนะไฟฟ้า เครนเรียงซ้อน รอก รวมถึงเครนเหนือศีรษะและเครนเหนือศีรษะที่มีค่ามาตรฐานครบถ้วน)

เกี่ยวข้อง:

— ผลกระทบจากแผ่นดินไหว

- ผลกระทบจากการระเบิด

- โหลดที่เกิดจากการรบกวนอย่างกะทันหัน กระบวนการทางเทคโนโลยีการทำงานผิดปกติชั่วคราวหรือการชำรุดของอุปกรณ์

- ผลกระทบที่เกิดจากการเสียรูปของฐานพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในโครงสร้างของดิน (เมื่อแช่ดินที่ทรุดตัว) หรือการทรุดตัวในพื้นที่การขุดและคาร์สต์

เชิงสถิติโหลดไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปหรือเปลี่ยนแปลงช้ามาก เมื่ออยู่ภายใต้ภาระทางสถิติ การคำนวณความแข็งแกร่งจะดำเนินการ

ตัวแปรใหม่โหลดซ้ำๆ เปลี่ยนค่าหรือค่าและลงนาม การกระทำของโหลดดังกล่าวทำให้เกิดความล้าของโลหะ

พลวัตโหลดเปลี่ยนค่าในช่วงเวลาสั้น ๆ ทำให้เกิดการเร่งความเร็วและแรงเฉื่อยขนาดใหญ่และอาจนำไปสู่การทำลายโครงสร้างอย่างกะทันหัน

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วจากกลศาสตร์ทางทฤษฎีว่าอาจมีได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการรับน้ำหนัก มุ่งเน้น หรือ กระจาย บนพื้นผิว.

ในความเป็นจริง การถ่ายโอนโหลดระหว่างชิ้นส่วนไม่ได้เกิดขึ้นที่จุดใดจุดหนึ่ง แต่เกิดขึ้นที่บางพื้นที่ นั่นคือ การกระจายโหลด

อย่างไรก็ตาม หากพื้นที่สัมผัสมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดของชิ้นส่วน แรงจะถือว่ามีความเข้มข้น

เมื่อคำนวณวัตถุที่เปลี่ยนรูปได้จริงตามความต้านทานของวัสดุให้เปลี่ยน โหลดแบบกระจายไม่ควรเข้มข้น

สัจพจน์ของกลศาสตร์เชิงทฤษฎีในเรื่องความแข็งแรงของวัสดุถูกนำมาใช้ในระดับที่จำกัด

คุณไม่สามารถถ่ายโอนแรงคู่หนึ่งไปยังจุดอื่นบนชิ้นส่วนได้ เคลื่อนย้ายแรงที่มีสมาธิตามแนวการกระทำ และคุณไม่สามารถแทนที่ระบบแรงด้วยผลลัพธ์เมื่อพิจารณาการกระจัด จากทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นทำให้การกระจายตัวของแรงภายในโครงสร้างเปลี่ยนไป

ในระหว่างการก่อสร้างและการดำเนินงาน อาคารจะต้องเผชิญกับภาระต่างๆ อิทธิพลภายนอก สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ พลังและ ไม่ใช่แรงหรืออิทธิพลของสิ่งแวดล้อม

ถึง มีพลังผลกระทบได้แก่ ชนิดที่แตกต่างกันโหลด:

ถาวร– จากน้ำหนัก (มวล) ขององค์ประกอบอาคารเอง ความดันดินต่อองค์ประกอบใต้ดิน

ชั่วคราว (ระยะยาว)– จากน้ำหนักอุปกรณ์คงที่, สินค้าที่เก็บไว้ระยะยาว, น้ำหนักตาย องค์ประกอบถาวรอาคาร (เช่น ฉากกั้นห้อง);

ช่วงเวลาสั้น ๆ– จากน้ำหนัก (มวล) ของอุปกรณ์เคลื่อนที่ (เช่น รถเครนเข้า อาคารอุตสาหกรรม) ผู้คน เฟอร์นิเจอร์ หิมะ ลม;

พิเศษ– จากผลกระทบแผ่นดินไหว, ผลกระทบจากความล้มเหลวของอุปกรณ์ ฯลฯ

ถึง ไม่มีแรงเกี่ยวข้อง:

ผลกระทบของอุณหภูมิทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง มิติเชิงเส้นวัสดุและโครงสร้างซึ่งจะนำไปสู่การเกิดผลกระทบของแรงรวมทั้งส่งผลต่อสภาพความร้อนของห้อง

การสัมผัสกับความชื้นในบรรยากาศและพื้นดิน, และ ความชื้นที่เป็นไอที่มีอยู่ในบรรยากาศและอากาศภายในอาคาร ส่งผลให้คุณสมบัติของวัสดุที่ใช้สร้างโครงสร้างของอาคารเปลี่ยนแปลงไป

การเคลื่อนไหวของอากาศไม่เพียงก่อให้เกิดภาระ (ด้วยลม) เท่านั้น แต่ยังเจาะเข้าไปในโครงสร้างและสถานที่ด้วยการเปลี่ยนแปลงความชื้นและสภาวะความร้อน

การสัมผัสกับพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ (รังสีดวงอาทิตย์) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติทางกายภาพและทางเทคนิคของชั้นพื้นผิวของวัสดุโครงสร้างการเปลี่ยนแปลงสภาพแสงและความร้อนของสถานที่ซึ่งเป็นผลมาจากความร้อนในท้องถิ่น

การสัมผัสกับสารเคมีเจือปนที่รุนแรงที่มีอยู่ในอากาศซึ่งเมื่อมีความชื้นสามารถนำไปสู่การทำลายวัสดุของโครงสร้างอาคาร (ปรากฏการณ์การกัดกร่อน)

ผลกระทบทางชีวภาพเกิดจากจุลินทรีย์หรือแมลงนำไปสู่การทำลายโครงสร้างที่ทำจากอินทรีย์ วัสดุก่อสร้าง;

การสัมผัสกับพลังงานเสียง(เสียงรบกวน) และแรงสั่นสะเทือนจากแหล่งต่างๆ ภายในหรือภายนอกอาคาร

ในกรณีที่มีการใช้ความพยายาม โหลดจะถูกแบ่งออกเป็น เข้มข้น(เช่น น้ำหนักของอุปกรณ์) และ กระจายอย่างเท่าเทียมกัน(น้ำหนักของตัวเองหิมะ)

สามารถทำได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของภาระ คงที่, เช่น. ขนาดคงที่ตลอดเวลาและ พลวัต(กลอง).

ในทิศทาง - แนวนอน (แรงดันลม) และแนวตั้ง (น้ำหนักของตัวเอง)

ที่. อาคารจะรับน้ำหนักได้หลากหลายทั้งขนาด ทิศทาง ลักษณะการทำงาน และตำแหน่งของการใช้งาน

ข้าว. 2.3. การรับน้ำหนักและผลกระทบต่ออาคาร

อาจมีการรวมกันของน้ำหนักซึ่งทั้งหมดจะกระทำไปในทิศทางเดียวกันโดยเสริมกำลังซึ่งกันและกัน การรวมกันของโหลดที่ไม่เอื้ออำนวยเหล่านี้ซึ่งโครงสร้างอาคารได้รับการออกแบบมาให้ทนทาน ค่ามาตรฐานของแรงทั้งหมดที่กระทำต่ออาคารจะได้รับใน DBN หรือ SNiP

5. องค์ประกอบเหล็กแรงดึงจากส่วนกลาง: รูปแบบการดำเนินงาน การใช้งาน การคำนวณความแข็งแรง

องค์ประกอบที่ยืดออกตรงกลาง- เป็นองค์ประกอบในส่วนปกติซึ่งเป็นจุดที่ใช้แรงดึงตามยาว เอ็นเกิดขึ้นพร้อมกับจุดที่ใช้แรงลัพธ์ในการเสริมแรงตามยาว

องค์ประกอบที่ยืดจากส่วนกลางประกอบด้วยส่วนโค้ง คอร์ดล่าง และเหล็กค้ำยันด้านล่างของโครงถักและองค์ประกอบอื่นๆ (รูปที่ 51)

ตามกฎแล้วองค์ประกอบที่ได้รับแรงตึงจากส่วนกลางจะได้รับการออกแบบให้มีการรับแรงอัด

หลักการพื้นฐานสำหรับการออกแบบองค์ประกอบที่มีแรงตึงจากส่วนกลาง:

การเสริมกำลังการทำงานของแกนโดยไม่ต้องอัดแรงจะเชื่อมต่อตามความยาวโดยการเชื่อม

อนุญาตให้ใช้ข้อต่อตักที่ไม่มีการเชื่อมในโครงสร้างพื้นและผนังเท่านั้น

การเสริมแรงอัดแรงแรงดึงในองค์ประกอบเชิงเส้นไม่ควรมีข้อต่อ

ใน ภาพตัดขวางการเสริมแรงอัดแรงถูกวางอย่างสมมาตร (เพื่อหลีกเลี่ยงการบีบอัดองค์ประกอบที่ผิดปกติ)

องค์ประกอบที่ยืดออกอย่างผิดปกติ- สิ่งเหล่านี้เป็นองค์ประกอบที่ยืดออกพร้อมกัน แรงตามยาว เอ็นและโค้งงอสักครู่ มซึ่งเทียบเท่ากับการยืดเยื้อด้วยแรง เอ็นด้วยความเยื้องศูนย์ อีโอสัมพันธ์กับแกนตามยาวขององค์ประกอบ ในกรณีนี้จะแยกความแตกต่างได้สองกรณี: เมื่อแรงดึงตามยาว เอ็นที่ใช้ระหว่างแรงลัพธ์ในแรงดึงและแรงเสริมแรงอัด และตำแหน่งเมื่อมีการใช้แรงเกินระยะทางที่กำหนด

องค์ประกอบที่มีแรงตึงเยื้องศูนย์ ได้แก่ คอร์ดส่วนล่างของโครงถักค้ำยันและโครงสร้างอื่นๆ

กลับ