Введение. 
Проектирование инженерных сооружений

При проектировании различных инженерных сооружений приходится выбирать материал и размеры для каждого элемента конструкции так, чтобы он вполне надежно, без риска разрушиться сопротивлялся действию внешних сил, передающихся на него от соседних частей конструкции. Неправильный расчет самой, на первый взгляд, незначительной детали может повлечь за собой очень тяжелые последствия, привести к разрушению всей конструкции. Требования надежности и наибольшей экономии противоречат друг другу. Первое обычно ведет к увеличению расхода материала и утяжелению конструкции, второе же требует снижения этого расхода.

Кроме расчетов на прочность, во многих случаях проектирования производят расчеты на жесткость и устойчивость.

Целью расчетов на жесткость является определение параметров элементов конструкции, при которых перемещения (деформации) не превышают заданных величин, допускаемых по условиям нормальной эксплуатации.

Деформации ряда конструкций при действии некоторого вида нагрузок незначительны, пока величины этих нагрузок меньше так называемых критических значений. При нагрузках же, превышающих даже незначительно критические значения, деформации конструкции резко возрастают. Простейший пример такого явления — продольный изгиб сжатого стержня — при некотором значении сжимающей силы происходит выпучивание (изгиб) стержня, практически равносильное разрушению. Такое качественное изменение характера деформации конструкции при увеличении нагрузки называется потерей устойчивости. Расчет конструкции, имеющей целью не допустить потери устойчивости, называется расчетом на устойчивость.

Совокупность наук о прочности, жесткости и устойчивости сооружений называется Механикой твердого деформируемого тела. Одним из основополагающих разделов этой науки является Сопротивление материалов. Другими ее разделами являются: теория упругости, теория пластичности, строительная механика стержневых систем, строительная механика пластин и оболочек. Кроме того, существуют специальные дисциплины: теория сооружений, строительная механика корабля, строительная механика самолета и др.

В курсе сопротивления материалов основное внимание уделяется вопросам прочности, жесткости и устойчивости отдельного стержня как основного элемента сооружений. В сочетании с аналитическими методами расчета в сопротивлении материалов используются экспериментальные данные, полученные в лабораториях и натурных условиях. В сопротивлении материалов широко применяются методы теоретической механики (в первую очередь статики) и математического анализа, а также используются данные из разделов физики, в которых изучаются свойства различных материалов.

Начало науки о сопротивлении материалов связывают обычно с именем Галилео Галилея, который в работе, опубликованной в 1638 г., дал решение некоторых важных задач динамики и сопротивления материалов.

В 1660 г. Роберт Гук сформулировал закон, устанавливающей связь между нагрузкой и деформацией и имеющий исключительно важное значение для сопротивления материалов.

Большой вклад в науку о сопротивлении материалов внес в XVIII веке действительный член Петербургской Академии наук Леонард Эйлер, решивший задачу об устойчивости сжатых стержней.

Значительный вклад в развитие науки о сопротивлении материалов внесли и русские ученые:

Д.Н. Журавский — решил ряд важных и интересных вопросов связанных с прочностью балок при их изгибе;

Ф.С. Ясинский — занимался вопросами устойчивости элементов конструкций, вызванных к жизни изучением причин разрушения некоторых мостов;

И.Г. Бубнов — считается основоположником современной науки о прочности корабля;

Академик А. Н. Крылов — известен работами в области прочности корабля и в области динамических расчетов.

Большое значение имеют также работы Б. Г. Галеркина, С. П. Тимошенко, П. Ф. Папковича, В. З. Власова и др.