Понятие о стержне и стержневой системе

Стержнем в механике называют сплошное тело, два размера кото­рого малы по сравнению с третьим. Стержни в теоретической механике рассматриваются как абсо­лютно твердые тела, имеющие прямолинейные или криволинейные очерта­ния. Неподвижность стержня на плоскости обеспечивается связями, ко­торые исключают линейные смещения одной из его точек в двух взаимно перпендикулярных направлениях и поворот стержня в плоскости. Это достигается использованием двух шарнирных опор, из которых одна подвижная, либо защемляющей опоры (заделки).

Напомним, что шарнирно подвижная опора является простой связью. Она препятствует смещению стержня только в одном направлении, пер­пендикулярном её подвижности. Строго в этом направлении действует реакция шарнирно подвижной опоры.

Шарнирно неподвижная опора является составной связью, исключа­ющей линейные смещения стержня в двух взаимно перпендикулярных на­правлениях. Реакцию такой опоры обычно раскладывают на две состав­ляющие, направленные вдоль координатных осей.

Защемляющая опора обладает тремя простыми связями, исключающи­ми линейные смещения стержня в двух взаимно перпендикулярных направ­лениях и его поворот в плоскости. Одна такая опора полностью обес­печивает неподвижность абсолютно твердого стержня на плоскости.

Стержень на двух шарнирных опорах (рис.5.1,а) называется балкой, а стержень с защемлением (рис.5.1,б) - балкой-консолью.

Рис.5.1

В строительной практике широко используются системы, составлен­ные из нескольких стержней, объединенных между собой шарнирами. На рис.5.2 приведены примеры таких систем с криволинейными и прямоли­нейными стержнями. Первая из них называется аркой, а вторая - мно­гопролетной статически определимой балкой.

Рис.5.2

Отдельные прямолинейные стержни системы могут объединяться меж­ду собой жестко, например, с помощью сварки. В этом случае образу­ется новый стержень ломаной формы. Системы, имеющие такие стержни, называются рамами. На рис.5.3,а изображена трехшарнирная рама, состо­ящая из двух шарнирно закрепленных стержней ломаной формы, которые объединены между собой шарниром.

Рис.5.3

Из прямолинейных стержней и шарниров образуются решетчатые сис­темы, называемые фермами (рис.5.3,б). Плоская ферма рассматривается как абсолютно твердое тело и её неподвижность обеспечивается уста­новкой двух шарнирных опор, из которых одна имеет подвижность вдоль опорной линии.

Более подробный анализ стержневых систем содержится в раздел III (основы строительной механики стержневых систем). Здесь же они рассматриваются с точки зре­ния определения реакций опор из условий равновесия.