Основные несущие элементы и их классификация - Общее представление об архитектурно-строительных конструкциях
В несущих системах зданий и сооружений можно выделить основные (базовые) элементы, дающие возможность в различных их комбинациях создавать конструкции разнообразной формы и функционального назначения. Эти базовые элементы можно классифицировать по их форме и геометрическим признакам, жесткости, а также по характеру их работы под нагрузкой.
По Геометрическим признакам элементы можно разделить на линейные, поверхностные и массивные (объемные). Линейные элементы - это тела, у которых два измерения - размеры поперечного сечения - малы по сравнению с третьим - длиной. Линейный элемент с произвольной осью часто называют Брусом. В Поверхностных элементах один из размеров - толщина - мал по сравнению с двумя другими. Массивными элементами называются тела, у которых все три главных размера имеют один порядок величины.
Жесткость элемента. Характер работы элемента под нагрузкой зависит от того, является он жестким или гибким. Жесткими элементами называются элементы, которые не претерпевают существенных изменений формы под действием нагрузки или меняющихся нагрузок. Гибкими элементами называются такие несущие элементы, форма которых образуется под действием нагрузок и зависит от вида приложенных нагрузок. При этом физическая целостность гибких элементов сохраняется независимо от принятой формы.
Характер работы элемента под нагрузкой. Из курса сопротивления материалов известны основные виды работы элементов под нагрузкой: Растяжение, сжатие, сдвиг (срез), изгиб, кручение. В зависимости от характера приложенной нагрузки в конструкциях часто возникает одновременно несколько простых видов сопротивления, например растяжение или сжатие с изгибом, изгиб с кручением и т. д. В этих случаях мы имеем дело с так называемой Сложной деформацией. Необходимо учитывать и такие возможные формы работы элемента, как выпучивание (Потеря устойчивости) при действии сжимающей или поперечной нагрузки, Смятие (местное сжатие).
Можно выделить всего семь видов базовых несущих элементов, которые в зависимости от способа их применения и характера работы могут образовывать различные несущие конструкции.
- 1. Стержень, или Стержневой элемент, - это жесткий прямолинейный несущий элемент, который в расчетных схемах идеализируется осью, проходящей через центры тяжести его поперечных сечений. Стержень может иметь постоянное или переменное поперечное сечение. Он может работать на растяжение, сжатие, изгиб, срез, кручение. Прямолинейный стержень, установленный вертикально и воспринимающий сжимающую осевую нагрузку (или, как говорят, работающий на сжатие под действием осевой нагрузки), представляет собой Стойку (рис. 1.1, а, б) или Колонну. Стержень, воспринимающий поперечную нагрузку, т. е. нагрузку, действующую перпендикулярно его оси (работающий на изгиб под действием поперечной нагрузки), называется Балкой (рис. 1.1, В). Из отдельных прямолинейных стержней состоят фермы (рис. 1.1, г), рамы, сквозные арки, а также обширный класс пространственных стержневых конструкций. 2. Криволинейный брус - это жесткий элемент с криволинейной осью. Замкнутый плоский криволинейный брус (как правило, кругового очертания) называется Кольцом (рис. 1.2, А).
Рис. 1.1. Стержневые элементы в несущих конструкциях: А - массивная стойка, работающая на сжатие; Б - потеря устойчивости тонкой стойки; В - балка; Г - ферма (конструкция, состоящая из стержневых элементов, работающих на растяжение или сжатие)
Кольцо воспринимает радиальные нагрузки, действующие в его плоскости, испытывая при этом в основном растяжение или сжатие. Примерами конструкций, работающих по такой схеме, являются опорные кольца куполов (рис. 1.2,6) и опорные контуры висячих покрытий. В зависимости от конструкций узлов в кольце могут также возникать изгибающие и крутящие моменты.
Криволинейный брус, опирающийся на неподвижные опоры, называется Аркой (рис. 1.2, в). Арка может воспринимать любые нагрузки, действующие в ее плоскости, однако ее характерной особенностью является работа преимущественно на сжатие. Определяющим признаком арки как строительной конструкции является наличие распора - горизонтальных реакций в несмещаемых опорах.
Рис. 1.2. Криволинейные элементы (брусья) в несущих конструкциях: А - замкнутый криволинейный стержень (кольцо); Б - опорное кольцо купола; В - криволинейный стержень (арка)
3. Нить - это гибкий линейный элемент, который можно рассматривать как частный вид стержневого элемента. Нити не способны сопротивляться сжатию и изгибу и работают только на осевое растяжение. По характеру работы можно различить два вида нитей - гибкие нити и ванты (рис. 1.3).
Гибкие нити воспринимают поперечные нагрузки. Не обладая изгибной жесткостью, они принимают очертание, единственно возможное при действующей на них нагрузке. В качестве гибких нитей могут использоваться стальные тросы, канаты, проволока, стальные стержни круглого сечения. Гибкие нити являются основными элементами висячих покрытий с применением стальных канатов, а также тросовых сеток.
Ванты не несут поперечной нагрузки, а загружены только растягивающими силами. Первоначально вантами назывались оттяжки мачт кораблей. В строительстве вантами стали называть прямолинейные растянутые нити, па которых подвешены конструкции второго уровня, непосредственно воспринимающие рабочую нагрузку, - балки, фермы и др. Такие конструкции называют вантовыми или подвесными.
4. Пластина - это тело, ограниченное двумя плоскостями, расстояние между которыми (толщина пластины) мало по сравнению с размерами основания (рис. 1.3, а). В расчетных схемах пластина представляется своей срединной плоскостью - т. е. плоскостью, делящей толщину пластины пополам. Пластина представляет собой жесткий поверхностный элемент, если ее прогиб под действием заданной поперечной нагрузки не превышает 1/5 се толщины. В этом случае можно пренебречь напряжениями растяжения в срединной поверхности пластины. В зависимости от характера работы под нагрузкой пластины могут образовывать различные конструкции: плиты, балки-стенки, диафрагмы, стены, а также могут использоваться в сложных составных конструкциях - складках.
Рис. 1.3. Растянутые несущие конструкции - нити: А - ванта; Б - гибкая нить; В - тросовая конструкция; Г - вантовая конструкция
Плита - это пластина (h/a " h/b " 1/30), опертая точечно или непрерывно по двум, трем или четырем сторонам и загруженная поперечной нагрузкой (рис. 1.3, Б). Перекрытия гражданских и промышленных зданий часто выполняются из железобетонных плит, обладающих большой прочностью и жесткостью. Плиты работают на изгиб из своей срединной плоскости.
Балка-стенка - это вертикальная плита, установленная на две опоры и загруженная вертикальной нагрузкой, действующей в срединной плоскости плиты.
Диафрагма (диск) - это плита, загруженная в своей плоскости нагрузкой, действующей в разных направлениях (рис. 1.3, в). Железобетонные стены-диафрагмы, установленные вертикально между колоннами каркаса здания, обеспечивают его пространственную жесткость и неизменяемость под действием горизонтальных нагрузок (например, ветровых и сейсмических).
Стена - это вертикальная плита, которая воспринимает как вертикальные нагрузки (собственный вес, вес вышележащих конструкций), так и поперечные, горизонтальные нагрузки (рис. 1.4, г). Стена находится в условиях сложного нагружения и испытывает изгиб из своей плоскости, центральное или внецентренное сжатие и срез (сдвиг). Вертикальные плиты часто называют Панелями: например, стеновая панель, панель-диафрагма, панель-перегородка и т. д.
5. Оболочка (оболочечный элемент) - это трехмерное тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями, один из размеров которого (толщина) мал по сравнению с остальными размерами (рис. 1.5, а). Геометрическое место точек, равноудаленных от поверхностей оболочки, называется срединной поверхностью. Оболочки могут быть нулевой, одиночной или двоякой (рис. 1.5, б - г) кривизны, при этом множество возможных форм оболочек практически безгранично. За счет своей пространственной формы оболочка эффективно работает при различных видах нагрузок, позволяя создавать экономичные конструкции, обладающие большой архитектурной выразительностью. В поперечных сечениях оболочек возникают усилия растяжения или сжатия в одном или двух направлениях. При несимметричных загружениях в элементах оболочек могут возникать сдвиговые силы. Изгибающие моменты обычно возникают лишь в отдельных областях оболочек, например в приопорных зонах. Па рис. 1.5 показаны упрощенные схемы распределения усилий в оболочках.
Рис. 1.4. Базовый элемент - пластина и конструкции на ее основе: А - пластина; 6 - плита; В - панель-диафрагма; Г - несущая стена
Рис. 1.5. Базовый элемент - безмоментная оболочка и конструкции на ее основе: А - безмоментная оболочка; Б - цилиндрический свод (оболочка нулевой гауссовой кривизны); В - сферическая оболочка (оболочка двоякой положительной гауссовой кривизны); Г - гипар (оболочка двоякой отрицательной гауссовой кривизны)
- 6. Мембрана - это гибкая пластина или гибкая оболочка в виде полотнища. Гибкая пластина образует мембранный элемент одинарной кривизны. Гибкая оболочка может образовывать мембрану двойной кривизны (рис. 1.6). Мембраны, как и нити, работают только на растяжение. Под действием поперечной нагрузки они принимают очертание, соответствующее виду нагрузки. Мембранные элементы изготавливаются из материалов, эффективно работающих на растяжение, например из стали или пластиков. В мембранах силовой поток распределен по всей поверхности, вызывая равномерные и сравнительно невысокие нормальные напряжения материала. 7. Массивный элемент - это трехмерное тело, все три основных размера которого имеют один и тот же порядок. К массивным элементам можно отнести фундаментные блоки, опоры мостов и т. п.
Рис. 1.6. Базовый элемент - мембрана и конструкции на ее основе: А - мембрана (действуют только растягивающие усилия); Б - тентовая конструкция (для формообразования используется предварительное натяжение); В - воздухоопорная оболочка (элемент такой оболочки работает как мембрана - на растяжение)
Похожие статьи
-
Термины и определения. Общее понятие Подъемник строительный - грузоподъемная машина циклического действия со стационарно установленным на ней...
-
Материальный мир, окружающий человека, состоит из отдельных Объектов. Объекты могут быть природными или техническими, созданными человеком. Каждый объект...
-
Основные элементы проектируемого здания Несущими конструкциями здания являются трехшарнирные клееные арки из прямолинейных элементов, пролетом 15м....
-
Разработка курсового проекта начинается с компоновочных работ, включающих в себя: План здания с разбивкой сетки колонн (схематический продольный и...
-
Общие данные о материалах несущих конструкций жилых зданий - Классификация жилых зданий
В каменных зданиях стены могут быть из крупных сборных бетонных элементов (панелей, блоков) или из мелкоразмерных изделий (кирпича, керамических,...
-
Введение - Расчет и конструирование основных несущих деревянных конструкций промышленного здания
Курсовой проект предусматривает проектирование основных конструкций одноэтажного промышленного здания из дерева, состоящего из двух помещений: основного...
-
Параметры здания, Основные конструктивные элементы здания - Параметры здания
Основные конструктивные элементы здания Здание отделка аксонометрия фасад Все конструктивные элементы здания можно разделить на несущие и ограждающие ....
-
Расчет общего износа здания - Оценка технического состояния здания и его конструкций
Здания состоят из отдельных конструктивных элементов (конструкций) - фундаментов, несущие стен, перекрытий, крыши, которые выполняют различные функции....
-
Перегородками называют вертикальные ненесущие ограждающие конструкции, разделяющие одно помещение от другого[10]. В гражданских зданиях применяют также...
-
Свод (от "сводить" -- соединять, смыкать) -- в архитектуре тип перекрытия или покрытия пространства (помещения), ограниченного стенами, балками или...
-
Основные требования, предъявляемые к зданиям, и их элементам - Классификация зданий
Классификация здание строительный этаж Любое здание должно отвечать следующим требованиям: функциональной целесообразности, архитектурно-художественной...
-
Заключение - Расчет и конструирование основных несущих деревянных конструкций промышленного здания
В данном курсовом проекте разработан конструктивный вариант промышленного здания из дерева, включающего основной цех и подсобное помещение. Задачей...
-
Расчет дощато-клееной балки В качестве балки перекрытия принимаем дощато-клееную односкатную балку прямоугольного сечения пролетом L=12 м, имеющую уклон...
-
Рис. 7. Расчетная схема клеедеревянной стойки Подберем и проверим сечение клеедеревянной стойки постоянного сечения из древесины второго сорта, также...
-
Конструктивная схема фермы. Принимаем сегментную металлодеревянную ферму с разрезным верхним поясом из цельнодеревянных элементов. Расчетный пролет фермы...
-
Прогон проектируем неразрезным с шагом их расстановки по скату кровли L=1,5м. Материал сосна 2 сорта с Rи=13 МПа. Расчет прогона: Где Ксв - принимаем в...
-
Здание запроектировано как типовое с максимальным использованием унифицированных конструкций, что снижает общую стоимость постройки. Несущие элементы...
-
Основные сведения о монтажных условиях работы конструкций - Проведение стропально-монтажных работ
Состояние конструкций при монтаже и кантовании отличается от их состояния во время эксплуатации как по действующим на них нагрузкам, так и по условиям их...
-
Исходные данные: Расстояние окон в свету: 1380мм. Толщина стены: 590мм. Расстояние между наружной и внутренней стеной: 16650мм. Перекрытие в здании...
-
Сбор нагрузок Постоянные нагрузки на 1 м2 от массы конструкций покрытия приведены в таб. 3.1. Таблица 3.1 № Вид нагрузки Нормативная нагрузка,...
-
Фермы и стержневые конструкции, Основные понятия и определения - Стальные строительные конструкции
Основные понятия и определения Ферма - такая стержневая система, которая сохраняет геометрическую неизменяемость, если во всех местах соединения ее...
-
Каменные конструкции - Классификация строительных конструкций
Каменные конструкции - несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений из каменной кладки (фундаменты, стены, столбы, перемычки, арки, своды и...
-
Расчет плиты покрытия Основные элементы и размеры Рисунок 3.1 - Основные элементы и размеры Определение нагрузок на 1мІ плиты покрытия Таблица 1.1 -...
-
Основные конструктивные элементы зданий - Строительство и архитектура
Все виды зданий состоят из следующих взаимосвязанных структурных элементов имеющих определенные назначения: фундаментов стен, каркасов и отдельных опор,...
-
Фундаменты, стены, каркасы, перекрытия и покрытия воспринимают нагрузку от своей массы, нагрузку от других конструкций и грузов. а также от ветра и снега...
-
Кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов от действия соответствующих нагрузок определяют по формуле: (п. 4.3.3.2) [8] Где М - изгибающий...
-
Выбираем поперечное расположение ригелей относительно длины здания, за счет чего достигается повышение жесткости, что необходимо в зданиях с большими...
-
Деревянные конструкции - Классификация строительных конструкций
Деревянные конструкции - строительные конструкции, изготовленные из древесины: Д. к. в виде стержневых систем могут иметь металлические, обычно...
-
Стальные конструкции - Классификация строительных конструкций
Стальные конструкции зданий и сооружений - конструкции, элементы которых изготовлены из стали и соединены сваркой, заклепками или болтами. Благодаря...
-
Несмотря на значительные различия, существующие между зданиями разного назначения как во внешнем виде, так и во внутренней структуре, все они состоят из...
-
Перекрытия. Классификация перекрытий и требования, предъявляемые к ним - Строительство и архитектура
Перекрытия, как и стены, являются основными структурными частями зданий. Перекрытия - это конструктивный элемент, выполняющий несущие и ограждающие...
-
Общие требования Если позволяют условия приложения трассы, независимо от категории автомобильной дороги необходимо при назначении элементов плана и...
-
Щиты настила длиной ?=3м опираются на прогоны, уложенные с шагом ?=1,5м. Сплошной косой защитный настил из досок сечением bxh=10x16 cм прибит под...
-
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ВЕРТЛЮГА - Применение и значение вертлюга
Вертлюги, применяемые в буровых установках для бурения эксплуатационных и глубоких разведочных скважин, имеют общую конструктивную схему и различаются в...
-
Усилия в элементах фермы определяем методом вырезания узлов. Верхний пояс Верхний пояс рассчитываем как сжато-изгибаемый стержень, находящийся под...
-
Экономичность проектного решения определяется технико-экономическими показателями. Таблица 1 Технико-экономические показатели № п/п Наименование Ед. изм....
-
Под физическим износам (иногда его называют материальными или техническими) подразумевается постепенная частичная или полная потеря зданием или его...
-
Многолетний опыт инженерных обследований зданий и сооружений свидетельствует о том, что аварийные ситуации возникают при одновременном воздействии...
-
Фермы относятся к сквозным конструкциям. Основным достоинством их является рациональное распределение материала, благодаря чему расходуется меньше...
-
Прогоны - Проектирование зданий с несущими и ограждающими конструкциями на основе древесины
Прогоны воспринимают нагрузки от настилов и передают их на верхние кромки несущих конструкций. Прогоны укладывают вдоль ската шагом 1,5 м. Прогоны...
Основные несущие элементы и их классификация - Общее представление об архитектурно-строительных конструкциях