В книге рассматриваются основные вопросы расчета статически определимых и статически неопределимых стержневых систем и подпорных стен. Изложение отличается лаконичностью и характеризуется четко выраженной практической направленностью. Все теоретические положения проиллюстрированы подробно разработанными примерами из современной строительной практики. Благодаря наличию дополнительных методических указаний и контрольных вопросов книгу можно использовать при самостоятельном изучении «Статики сооружений». Книга допущена Министерством высшего и среднего специального образования УССР в качестве учебника для строительных специальностей техникумов.

Предисловие

Глава I. Введение. Основные понятия статики сооружений
§ 1. Задачи и методы статики сооружений
§ 2. Классификация расчетных схем сооружений
§ 3. Классификация опор
§ 4. Классификация нагрузок, действующих на сооружение
§ 5. Понятие о расчете по предельным состояниям
§ 6. Понятие о кинематическом анализе сооружений
§ 7. Мгновенно изменяемые системы
Вопросы для самопроверки

Глава II. Многопролетные шарнирные балки
§ 8. Основные понятия. Условия геометрической неизменяемости и статической определимости
§ 9. Характер работы и взаимодействия элементов шарнирных балок
§ 10. Примеры статического расчета шарнирных балок
§ 11. Равномоментные шарнирные балки
Вопросы для самопроверки

Глава III. Статически определимые рамы
§ 12. Общие понятия о рамах
§ 13. Условие статической определимости рам
§ 14. Построение эпюр М, Q и N для статически определимых рам
Вопросы для самопроверки

Глава IV. Трехшарнирные арки
§ 15. Общие сведения. Классификация арок
§ 16. Аналитический способ определения опорных реакций трехшарнирных арок
§ 17. Аналитический способ определения изгибающих моментов, поперечных и продольных сил и построение их эпюр. Рациональное очертание оси арки
§ 18. Примеры аналитического расчета трехшарнирных арок
§ 19. Графический расчет трехшарнирных арок
§ 20. Многоугольник сил и кривая давлений
§ 21. Особенности расчета арок, применяемых в покрытиях зданий
§ 22. Понятие о своде. Определение прочности и устойчивости
Вопросы для самопроверки

Глава V. Расчет плоских ферм
§ 23. Общие понятия о фермах
§ 24. Область практического применения и классификация ферм
§ 25. Порядок образования простейших ферм. Условия геометрической неизменяемости и статической определимости
§ 26. Аналитическое определение усилий способом вырезания узлов
§ 27. Частные случаи равновесия узлов
§ 28. Аналитическое определение усилий способом сквозных сечений
§ 29. Графические способы определения усилий в стержнях ферм
§ 30. Схема расчета ферм покрытия. Понятие о внеузловой нагрузке
§ 31. Пример расчета фермы покрытия
§ 32. Понятие о трехшарнирных арочных фермах
§ 33. Анализ работы балочных и арочных ферм
Вопросы для самопроверки

Глава VI. Расчет плоских статически определимых систем при подвижной нагрузке
§ 34. Понятие о расчете при подвижной нагрузке Типы подвижных нагрузок. Линии влияния
§ 35. Построение линий влияния для балок на двух опорах
§ 36. Линии влияния усилий в консольной балке
§ 37. Линии влияния при узловой передаче нагрузки
§ 38. Линии влияния в многопролетной статически определимой шарнирной балке
§ 39. Расчет ферм на подвижную нагрузку по методу линий влияния
§ 40. Особенности расчета сложных ферм по линиям влияния
§ 41. Определение искомой величины от действительной нагрузки по линии влияния
§ 42. Определение расчетного положения поезда при загружении линии влияния
§ 43. Определение наибольших изгибающих моментов и поперечных сил в балке при подвижной нагрузке
§ 44. Эквивалентная нагрузка. Таблицы моментов поезда
Вопросы для самопроверки

Глава VII. Основные теоремы об упругих системах. Определение перемещений
§ 45. Вводные понятия. Принцип возможных перемещений
§ 46. Работа внешних сил
§ 47. Работа внутренних сил
§ 48. Теоремы о взаимности работ и взаимности перемещений
§ 49. Общая формула для определения перемещений (метод Мора)
§ 50. Определение перемещений перемножением эпюр (правило Верещагина)
§ 51. Определение перемещений в фермах
Вопросы для самопроверки

Глава VIII. Статически неопределимые системы. Метод сил
§ 52. Общая характеристика статически неопределимых систем
§ 53. Метод сил. Основная система. Канонические уравнения
§ 54. Расчет рам методом сил
§ 55. Примеры расчета рам методом сил
§ 56. Упрощения расчета рам методом сил
§ 57. Приближенный расчет рам и расчет с помощью таблиц
Вопросы для самопроверки

Глава IX. Неразрезные балки
§ 58. Свойства и область применения неразрезных балок
§ 59. Уравнение трех моментов. Формулы фиктивных реакций
§ 60. Примеры расчета неразрезных балок
§ 61. Расчет неразрезных балок с помощью таблиц
§ 62. Понятие о невыгодных загружениях балки
§ 63. Объемлющие (огибающие) эпюры изгибающих моментов
Вопросы для самопроверки

Глава X. Расчет подпорных стен
§ 64. Общие понятия. Классификация подпорных стен. Задачи расчета
§ 65. Основные расчетные предпосылки
§ 66. Предельные состояния и принципы расчета подпорных стен
§ 67. Определение величины активного и пассивного давления грунта на стену
§ 68. Расчет подпорных стен
§ 69. Расчет железобетонных подпорных стен
Вопросы для самопроверки

Литература
Приложения
1. Снеговые нагрузки 
2. Ветровые нагрузки
3. Аэродинамический коэффициент k
4. Арки
5. Рамы
6. Международная система единиц

Предисловие

Будущие техники-строители должны глубоко усвоить теорию и приобрести прочные навыки в решении задач по расчету сооружений. Это является необходимым условием для успешной деятельности в области проектирования, строительства и эксплуатации сооружений. Значение проекта и предварительного расчета в строительстве велико. К. Маркс говорил: «Самый плохой архитектор от наилучшей пчелы с самого начала отличается тем, что, прежде чем строить ячейку из воска, он уже построил ее в своей голове».

Цель настоящего учебника — оказать помощь учащимся строительных специальностей техникумов в овладении методами проектирования и расчета инженерных сооружений. В нем излагаются основы расчета статически определимых и статически неопределимых стержневых систем и подпорных стен. В приложении дан необходимый справочный материал.

Развитие теории расчета сооружений всегда было тесно связано с развитием строительной техники. Начало науке о прочности положил знаменитый ученый Галилео Галилей (1564—1642 гг.). Изучая сопротивление балок изгибу, он сделал важные выводы, не утратившие своего значения и до настоящего времени. Но создать научно обоснованную теорию изгиба он не смог, так как исходил из неверного предположения о наличии во всех волокнах балки растягивающих (одинаковых по величине) напряжений. В то время еще не был известен и физический закон, связывающий напряжения и деформации. В простейшей форме его установил Роберт Гук в 1678 г., а во второй половине XVIII в. французскими учеными Бернулли и Навье была разработана теория изгиба балок. Переход к теоретическому расчету сооружений начался в прошлом столетии.

В связи с необходимостью сооружения мостов и промышленных зданий больших пролетов возник вопрос о разработке теории неразрезных балок. Начавшееся массовое производство стального проката и изготовление из него ферм больших пролетов, составлявшихся из длинных стержней с шарнирными соединениями на концах, вызвали развитие теории расчета ферм. Большой вклад в развитие этой теории внесли русские и советские ученые. Автором первой теории расчета раскосных ферм был проф. Д.И. Журавский. Проф. С.Я. Ясинский усовершенствовал метод сквозных сечений и предложил решения различных задач устойчивости стержней. Ряд оригинальных плоских и пространственных ферм (сетчатые перекрытия, гиперболоидные башни, сочетающие прочность с ажурной легкостью и красотой архитектурной формы) создал акад. В.Г. Шухов. Разработкой расчета ферм на действие подвижной нагрузки занимались профессора Л.Д. Проскуряков и Е.О. Патон. В дальнейшем теорию расчета ферм развивали профессора И.М. Рабинович, Н.К. Снитко, Б.Н. Горбунов.

Арочные системы применялись при строительстве каменных мостов еще в древнем Риме. Но особенно широко используются они в наше время при сооружении металлических и железобетонных мостов, а также при перекрытии больших пролетов в различных сооружениях. В связи с этим большой интерес представляют работы проф. С. И. Белзецкого по расчету арок и труб под насыпями и цилиндрических сводов.

Подпорные стены, предназначенные для удержания грунта (сыпучего тела) от обрушения, широко применяются в течение многих веков в различных областях строительства. Приближенную теорию расчета подпорных стен предложил в 1776 г. известный французский физик А. Кулон. Простота и надежность выводов этой теории позволяют использовать ее до сих пор. Более глубокое развитие эта теория получила в работах проф. В.В. Соколовского.

В связи с внедрением в строительство железобетона возникла задача разработки теории расчета стержневых систем с жесткими соединениями — рам. Приемлемые методы расчета рам были предложены только в 20-х годах нашего века, главным образом советскими учеными: акад. Б.Г. Галеркиным, профессорами И.М. Рабиновичем, Н.С. Стрелецким, Б.Н. Жемочкиным.

Сложная проблема устойчивости сооружений нашла значительное развитие в трудах акад. А.Н. Динника, профессоров И.Я. Штаермана, Н.И. Безухова, В.З. Власова, Н.В. Корноухова и других советских ученых.

В исследованиях проф. В.З. Власова и его школы глубокую теоретическую разработку получила теория расчета оболочек и пластинок. Она находит практическое применение в решении инженерных задач.

В наше время проф. А.Ф. Смирнов разработал матричную форму решения различных задач статики, устойчивости и динамики сооружений; проф. Н.К. Снитко применил метод начальных параметров ко многим задачам строительной механики; проф. В.В. Болотин внес большой вклад в создание науки о динамической устойчивости упругих систем.

Необычайно широкие горизонты в развитии строительной науки открылись благодаря внедрению в расчетную практику электронно-вычислительных (ЭВМ) и аналоговых машин. Эти машины наиболее действенно и эффективно позволяют решать сложные задачи.