Сжатие - понятие растяжимое

 

Как сжать несжимаемое и может ли веревка быть опорой ?

На первый взгляд ответ очевиден - нет. Мозгу трудно представить ситуацию, когда веревка успешно реализовала бы себя  в качестве, например, ножки стула.

Однако это не так (точнее не всегда так).

Покажем с помощью примера ниже, что в определенных ситуациях это возможно.

Возьмем однопролетную шарнирно-опертую балку и загрузим её силой P>Pэксп<Pпред, не доводящей её до области пластической работы.

После получения балкой прогиба f1 прикрепим к ней гибкий стальной трос и уберем нагрузку.

Балка упруго "отыграет" часть прогиба, сократив его до f2, при этом в тросе возникнет растягивающее усилие N1.

Система будет в равновесии, растягивающее усилие N1 в тросе будет уравновешиваться работой упругих возвращающих усилий в балке.

Если дальше загрузить балку сосредоточенной силой, трос будет оставаться растянутым до тех пор, пока Pэскпл<P.

При увеличении нагрузки в пределах до P балка не будет получать никаких дополнительных прогибов, её изогнутая ось будет оставаться на месте, дополнительных напряжений в балке возникать не будет, а будет происходить процесс уменьшения натяжения троса, что эквивалентно наличию под нагрузкой дополнительной опоры, воспринимающей сжимающую нагрузку Р.

Так с помощью преднапряжения можно менять характер работы конструкций, заставляя например гибкие растянутые раскосы ферм воспринимать сжимающие усилия при несимметричной нагрузке на ферму и т.д.

Проверить действительность этих предположений легко, задав постадийную расчетную схему в ПК Лира:

• На первой стадии балка 25Б1 пролетом 6м загружается силой 4,65 тс и получает прогиб f1=28.2 мм.

• На второй и третьей стадиях последовательно появляется затяжка из круглой стали Ф16мм и удаляется нагрузка, после чего прогиб балки остается равным 25,2мм, а усилие в тяже N1=4,16 тс

• На четвертой стадии к балке прикладывается нагрузка P=2.325 тс, при этом значимого увеличения прогиба не происходит, а усилие в тяже равно N2=+2,08 тс.

Нужно отметить, что небольшая разница в усилиях и прогибах балки на этих стадиях все-таки есть, поскольку сама балка и тяж являются элементами конечной жесткости и частично деформируются под нагрузкой.

1. "Регулирование напряжений в металлических конструкциях", Лащенко М.Н., Москва, 1966.