Для определенности начнем анализ с консольной балки, то есть с балки,один конец которой встроен в стену или жестко закреплен каким-либо другимспособом на любом основании (на языке инженеров это называется “заделка”):к другому концу консоли приложена нагрузка. Такую консоль рисовал еще Галилей(рис. 12); правда, он неверно рассчитал прочность своей консоли, что, впрочем,ему простительно. Мы же построим нашу консоль только из стержней и натянутыхструн.
Рис. 12. Рисунок Галилея, иллюстрирующий испытания консольной балки.
Рассмотрим простую конструкцию типа крана, изображенную на рис. 13, а.Сжатый стержень 2 опирается на стену и поддерживается струной 1,таким образом он может воспринимать внешнюю нагрузку (назовем ее W).Очевидно, сила, противодействующая нагрузке W, возникает вследствиесжатия наклонного стержня 2. Натяжение горизонтальной струны 1лишь предохраняет сжатый стержень 2 от поворота и падения.
С таким же успехом мы можем воспользоваться другой треугольной конструкцией(рис. 13, б), в которой сжатый стержень 4 занимает горизонтальноеположение и удерживается от падения наклонной растянутой струной 3.В этом случае сила, удерживающая вес W, обеспечивается струной,а горизонтальный сжатый стержень необходим лишь для того, чтобы струнане прижималась к стене.
Обе эти конструкции одинаково хороши, и мы можем объединить их в одну,способную выдержать вес 2W, как показано на рис. 13, в. Ясно, чтонагрузка 2W непосредственно воспринимается наклонными элементами 2 и3, один из которых сжат, а другой растянут. Горизонтальные элементы 1 и4 воздействуют на стену, один из них давит, другой – тянет, вместе ониобеспечивают целостность конструкции, но не поддерживают вес грузанепосредственно.
Рис. 13. Сопоставление напряженного состоянияв сплошной балке и решетчатой ферме.
