Строительная механика


Строи́тельная меха́ника — совокупность наук о прочности, жёсткости и устойчивости строительных конструкций.

Основной задачей строительной механики является разработка методов расчёта и получения данных для надёжного и экономичного проектирования зданий и сооружений. Для обеспечения необходимой надёжности сооружения основные элементы конструкций должны иметь достаточно большие сечения, однако экономика требует, чтобы расход материалов, идущих на изготовление конструкций, был возможно меньшим. Для нахождения приемлемого компромисса между требованиями надёжности и экономичности необходимо возможно точнее произвести расчёт и строго соблюдать в процессе проектирования, возведения и эксплуатации сооружения те требования, которые вытекают из этого расчёта.

Долгое время человечество не имело в своем распоряжении методов расчёта сооружений. Несмотря на это, удавалось возводить грандиозные и совершенные в конструктивном отношении памятники архитектуры. Это зависело от таланта зодчих, которые интуитивно чувствовали работу сооружений и умели находить нужные размеры элементов. Большое значение имело также накопление опыта строительства, приобретаемого подчас ценой обрушений неудачных сооружений.

Данный опыт получал отражение в эмпирических правилах, на основании которых можно было бы назначать надёжные размеры частей сооружений. С. П. Тимошенко считал, что такие правила были известны уже древним египтянам, а греки и римляне уже могли выполнять и определённые математические расчёты, опираясь на достижения развивавшейся тогда теоретической статики; однако необходимыми знаниями, даваемыми анализом напряжённого состояния, античные инженеры не владели[1].

Становление строительной механики протекало в рамках общей механики, из которой в начальный период своего развития строительная механика не выделялась. Успехи механики, начиная с работ Г. Галилея, положивших начало сопротивлению материалов, создали основу для разработки расчётов на прочность[2][3]. Большое значение имели также: открытие Р. Гуком пропорциональности между деформациями и напряжениями в упругом материале (закон Гука)[4]; исследования Л. Эйлера, посвящённые изгибу балок и стержней и нахождению значения критической нагрузки при сжатии упругого стержня[5][6]; работы Ш. Кулона по расчётам сводов и подпорных стенок[7]. В то же время связь большинства исследований, выполненных в XVII—XVIII веках, с практикой была весьма слаба[8].