Современная инженерия изменила ландшафт. Такие сооружения, как Эмпайр-стейт-билдинг, Бурдж-Халифа, возвышающаяся на 829,8 м над городом Дубай, и мост Скай-Гейт (соединенный с международным аэропортом Кансай) в Японии протяженностью 3,75 км, являются примерами инженерной мысли 21-го века, изменившей облик города.
Преодоление относительно больших расстояний является распространенной проблемой в инженерии и архитектуре.
Проектирование конструкции, способной безопасно поддерживать себя и сопротивляться силам человеческой деятельности и природы, становится все более сложной задачей, поскольку люди продолжают продвигать строительные технологии на новый уровень (и высоту), проектируя все более высокие и обширные конструкции. Фермы часто являются решением этих более высоких, длинных и больших структурных проблем.
Балки представляют собой длинные конструктивные элементы, предназначенные для восприятия нагрузки, приложенной под углом 90 градусов (перпендикулярно) к направлению балки. Балки передают свои нагрузки вертикально на колонны или фундаменты.
Разница между балками и фермами заключается в нагрузках и длинах, которые они могут нести.
Балки используются на коротких расстояниях и могут быть прикреплены к балкам; балки выдерживают более высокие нагрузки на более длинных пролетах, а фермы выдерживают еще более высокие нагрузки на больших расстояниях.
Ферма представляет собой конструкцию, состоящую из линейных (прямых) осевых элементов, расположенных треугольниками и соединенных в шарнирных соединениях. Осевые элементы представляют собой конструктивные элементы, которые воспринимают только растяжение или сжатие по своей длине. Шарнирное соединение действует как шарнир и передает только осевые нагрузки на соединенные элементы и от них.
Ферма предназначена для того, чтобы нести только нагрузки, приложенные к ее соединениям, и передавать эти нагрузки другим конструктивным элементам — стенам, колоннам или фундаментам — как части общей конструктивной системы. Фермы, как правило, легче и экономичнее, чем альтернативные системы несущей конструкции, и используются в различных конструкциях, включая рамы транспортных средств, механическое оборудование, здания, мосты и башни.
Типы ферм
Фермы могут быть изготовлены во множестве форм и конфигураций. Тип и стиль фермы, выбранной для данной конструкции, зависят от требований к конструкции, включая пролет (длину между опорами), расчетную нагрузку и иногда (когда важна эстетика) форму фермы.
Ферма может быть классифицирована как плоская ферма или пространственная рамная ферма, в зависимости от того, является ли ферма двухмерной или трехмерной. Но самой основной формой фермы является простая ферма.
Простая ферма
Простейшая ферма двумерная и включает три осевых элемента, расположенных треугольником.
Рис. 1. Простейшая ферма состоит из трех осевых элементов (а, б и в), расположенных треугольником и соединенных в трех узлах (А, В и С)
Базовая треугольная ферма является одной из форм простой фермы. Другие простые фермы можно создать, добавив два осевых элемента к существующей простой ферме, чтобы каждый новый элемент был соединен с другим существующим узлом фермы и присоединен к одному новому узлу. Ниже на рисунке показаны две простые фермы, построенные последовательно из базовой треугольной фермы. Ферма A создается путем добавления шарнира (D) и двух элементов (d и e). Ферма B расширяет ферму A еще одним соединением (E) и двумя дополнительными элементами (f и g).
Две простые фермы
Составная ферма — это конструкция, состоящая из двух или более простых ферм, соединенных в единое жесткое тело (с общим шарниром и/или дополнительными элементами).
Ниже на рисунке показаны две простые фермы, соединенные таким образом, что один стык каждой простой фермы объединяется в один (общий) стык, а для соединения другого стыка каждой простой фермы добавляется один осевой элемент.
Составная ферма состоит из двух или более соединенных простых ферм.
Каково назначение фермы?
Ферма эффективно поддерживает и передает нагрузки на другие несущие элементы конструкции (такие как колонны, стены и/или фундамент) на относительно длинных пролетах.
Где используются фермы?
Фермы используются в качестве структурной поддержки во множестве приложений, включая рамы транспортных средств и самолетов, башни, мосты, механическое оборудование (например, краны) и здания.
В гораздо меньших масштабах стропильные фермы изготавливаются за пределами площадки и изготавливаются в различных формах, используемых для несения внутренних нагрузок крыши домашнего дома. Поскольку стропильные фермы работают за счет распределения нагрузки по ферме, производители могут использовать более легкую древесину.
Как правило, это делает фермы дешевле, чем их аналоги, и их проще устанавливать.
Балки крепятся от опоры (колонны или стены) к опоре. Хотя балки не обладают структурной способностью ферм, они все же могут охватывать значительные площади, оставляя комнату, которую они пересекают, свободной от колонн или стен.
Как и фермы, кровельные балки также соединяют внешние стены и не дают им расширяться или наклоняться внутрь.
Не знаете, сколько стоит статья по архитектуре на заказ? Обратитесь к нашим экспертам!
Комментарии