Динамическая нагрузка (например, ударная) вызывает в конструкции большие ускорения, которые в расчетах необходимо учитывать.

Рис. 1.2

Часто встречаются нагрузки, распределенные по объему тела (например, вес сооружения, силы инерции).

Такие нагрузки называются объемными и обозначаются g (гамма), их можно привести к погонным нагрузкам q₁=g×A, где А=b×h – площадь поперечного сечения бруса. На рис. 1.1б кроме силовых нагрузок F_i показаны и моментные нагрузки М_i. Они бывают в виде сосредоточенных моментов М_i (пара сил) и моментов, распределенных по линии «m» которые возникают при переносе нагрузкиq с одной оси на другую.

Размерности нагрузок: , . Здесь м – метр, Н – ньютон. 1кг×с = 9,81 Н » 10Н.

Для брусьев (стержней) здесь и в дальнейшем будем вводить правую систему декартовых осей xyz. Оси правые, если кратчайший поворот оси х к у с конца оси z виден против часовой стрелке. Ось z всегда будем направлять вдоль оси бруса, а оси ху располагать в поперечном сечении бруса (см. рис. 1.2). Если внешние нагрузки произвольно направлены (моменты представляем в виде векторов), то все нагрузки можно разложить на составляющие (компоненты) по осям координат xyz. В векторном виде эти разложения можно записать так:

g = g_x+g_y + g_z

Здесь:

g_z - продольные нагрузки (растягивают или сжимают брус);

g_x - поперечные (в направлении оси х) нагрузки;

g_y - поперечные (в направлении оси у) нагрузки;

изгибающие моменты относительно оси х (на рис. 1.2 изгибают брус в вертикальной плоскости);

изгибающие моменты относительно оси у (на рис. 1.2 изгибают брус в горизонтальной плоскости);

крутящие (скручивающие) моменты.

Для всех компонент внешних нагрузок примем следующее правило знаков:

1) нагрузки положительны, если направлены вдоль соответствующих осей.

2) моментные нагрузки положительны, если с конца соответствующей оси видны против хода часовой стрелки.

Все эти нагрузки составляют стандартную систему нагрузок.

Вышеперечисленные нагрузки различаются по длительности действия (постоянные и временные) и характеру воздействия на конструкцию (статические и динамические) .

Постоянные нагрузки (например, собственный вес конструкции) действуют на протяжении всего времени эксплуатации сооружения.

Временные нагрузки (например, вес поезда, вес снега, нагрузка от ветра и др.) действуют в течении ограниченного промежутка времени. Нагрузки от снега, ветра и т.п. имеют случайную природу и их приходиться специально определять. Они зависят от географического местоположения сооружения, рельефа местности, конструкции и очертания самого сооружения.

Статическая нагрузка – ее величина медленно возрастает от нуля до ее конечного значения, при этом в конструкции возникают весьма малые ускорения. Поэтому возникающими в конструкции силами инерции можно в расчетах пренебречь.

Динамическая нагрузка (например, ударная) вызывает в конструкции большие ускорения, которые в расчетах необходимо учитывать.

Часто временная нагрузка может непрерывно изменяться по некоторому закону; в последнем случае она называется переменной нагрузкой. Если переменная нагрузка изменяется по циклическому (повторяющемуся) закону, то она называется циклической.

При составлении расчетных схем необходимо иметь ввиду, что не всегда можно переносить силы по линии их действия и заменять систему сил их равнодействующей. Иногда такие операции приводят к существенному изменению загружения конструкции.