В Российской Империи железнодорожники занимались не только строительством и ремонтом путей, но и занимались настоящей наукой. Они разрабатывали теорию расчета различных конструкций на железной дороге
- Расчеты рельсов на прочность;
- Расчет шпал на прочность;
- Расчет на прочность мостов
Расчеты очень были востребованы, так как всё ломалось, рушилось. И наши железнодорожники в вопросе о расчете прочности опережали Европейцев и Американцев. Наши были впереди планеты всей!
Самой важной проблемой в проектировании железных дорог был нерешённый вопрос о расчете на прочность деревянных мостов. Построенные мосты часто обрушались. Перед заездом на них поезда сбавляли скорость, делали все, чтобы всячески уменьшить нагрузки. Проблема была мирового масштаба. И её решил железнодорожник из России.
Журавский проделал колоссальную работу. Он с помощью своих знаний по высшей математике сделал анализ деревянной мостовой балки, которая подвергалась нагрузке от проходящих поездов.
Деревянная балка была полностью «просканирована» и Журавский вывел уникальную простую формулу, с помощью которой стало возможно находить опасные касательные напряжения.
Касательные напряжения это сопротивление сколу. Если бы их не было, любой мы смог расколоть дерево рукой, вместо топора.
До Журавского у мостовых деревянных балок правильно умели определять только нормальные напряжения. Нормальные напряжения это сопротивление разрыву. Если в каком-то сечении их отключить, то мы без усилий «разорвем» балку на 2 части.
На мосты действовали и нормальные и касательные напряжения. Но касательные посчитать не могли, а Журавский смог.
Он вывел формулу, которую назвали в его честь. Формула Журавского
В простонародье её запоминают так:
«Толкай, Коля, сопромат, инженером будешь»
Переменные в формуле:
- Qy - собственно нагрузка, давящая;
- b - ширина сечения;
- Sx - статических момент части сечения (отдельная история);
- Jx - момент инерции всего сечения (тоже отдельная история)
Формула позволяет рассмотреть любое сечение мостовой балки и найти все действующие касательные напряжения в нём. Вверху и внизу касательных напряжений нет. А вот в центре они будут максимальны
Чем больше нагрузка Q, тем касательные напряжения будут больше. Но еще напряжения будут увеличиваться, если мы уменьшим толщину сечения.
Так, начертив балку на бумаге инженеры прошлого могли проверить её на прочность. Они находили с помощью формулы Журавского максимальное напряжение и сравнивали его с допускаемым напряжением.
После того как формула показала свою практичность и мосты перестали разрушаться Журавский стал знаменит во всем мире. Все ведущие ученые мира в области расчетов строительных конструкций знали его.
Журавский дал миру возможность находить касательные напряжения в любом месте деревянной балки. Далее инженеры находили самую неблагоприятную комбинацию нормальных и касательных напряжений и принимали решения о выборе толщины деревянной балки.
Уважаемые расчетчики, мостовики. Статья написана не для профессионалов своего дела. Я знаю теорию упругости, сопромат. Знаю про линии влияния, наклонные сечения, теорию прочности, тензор напряжений и так далее. Напряженное-деформированное состояние мне знакомо. Статья подходит для тех, кто не знаком с механикой твердого тела