4.2. Рамы.

Рамой называют стержневую систему из прямолинейных стержней ,соединённых жёсткими и шарнирными узлами. Рамы на рис.3.14в, 3.14д, 3.17, 3.18 являются неизменяемыми. Рамная схема зданий и сооружений является одной из самых распространённых ( рис.4.7).

4.3. Фермы.

4.3.1 Элементы ферм.

Различают фермы плоские и пространственные.

Плоская ферма-это система со сквозной стенкой. Обычно их используют для перекрытия больших пролётов. Ферма состоит из двух поясов, объединённых в единую конструкцию с помощью решетки: раскосов и стоек (рис.4.3). Наружные стержни называют поясами , все остальные – решёткой. Верхним поясом называют систему стержней, ограничиващих верхний контур фермы, нижним – нижний контур.

Все элементы ферм соединяются в узлах.

На рис.4.3б показано как две главные фермы моста с помощью балочной клетки и ветровых связей объединяют в жёсткую пространственную конструкцию. Балочная клетка представляет собой систему продольных и поперечных балок. Нагрузка от подвижного состава передаётся на продольные балки, через которые - на узлы главных ферм.

Т.к.летом ферма длиннее, чем зимой, опоры с одной стороны моста выполнены шарнирно-неподвижными, а с другой- шарнирно - подвижными, чтобы не препятствовать изменению длины. Этой же цели служит расположенный рядом с шарнирно- подвижной опорой температурный шов шириной .

На рис.4.3 обозначены: 1-верхний пояс, 2-нижний пояс, 3-стойка, 4-раскос,

5-узел, 6-панель, 7-шарнирно-неподвижная опора,

8-шарнирно-подвижная опора, 9-главные формы,

10-ветровые связи, 11-продольные балки, 12-поперечные балки,

13-косынка(стальной лист). 14-продольные оси поясов и стоек, совпадающие с центрами тяжести и их поперечных сечений.

||||| -обозначение сварного шва ,выполненного на заводе.

-обозначение сварного шва ,выполненного на стройплощадке при укрупнительной сборке фермы, l - пролёт фермы.

Рис.4.3.Мостовая ферма с ездой по низу

4.3.2. Работа ферм.

Стержни металлических ферм имеют значительные длины , и , как показали расчёты , с достаточной для практики точности их узлы в расчётных схемах можно считать шарнирными ( рис. 4.3в).

Пояса фермы работают на сжатие и растяжение и воспринимают изгибающий момент. Решётка служит для связи между поясами и воспринимает поперечную силу. Высота ферм может быть большой. Поэтому фермами можно перекрывать значительно большие пролёты , чем балками.

Покажем, что в стержнях шарнирной фермы при передаче нагрузки в узлах возникают только продольные силы. Выделим из фермы на рис.4.3в произвольный стержень АВ. Обозначим силы, действующие на её концах Моменты на торцах стержня равны нулю, т.к. узлы шарнирные (рис.4.4а). Разложим силы на две составляющие: в проекции на ось стержня и в перпендикулярном ей направлении(рис.4.4б).

Рис.4.4.

Из моментного уравнения равновесия

Аналогично:

Из уравнения равновесия в проекции на ось стержня: Т.е. в стержнях идеальных ферм возникают только продольные силы. При этом стержни ферм работают либо на растяжение, либо на сжатие.

Железобетонные фермы имеют массивные поперечные сечения , их узлы нельзя считать шарнирными.

У вертикально стоящих ферм пояса расположены вертикально и являются колоннами, выполняемыми, например, из швеллеров (рис.4.5) или заполняемых бетоном труб. Соединённые между собой решёткой и жёсткими дисками перекрытий, они служат каркасом в небоскрёбах (в США, Японии, Китае и др. странах), стволами башен радиотелевизионных передающих станций (рис.4.6), сотовой связи, мачт, каркасами монументов, памятников и т.д.

Рис.4.5.

Рис.4.6. РТПС в Алма-Ате.

В жилых, общественных, производственных зданиях все металлические поверхности должны быть защищены не только от коррозии, но и от огня на случай пожара.