En truss ( fr. ferme ← lat. firmus "stærk") er et stangsystem i konstruktionsmekanik , der forbliver geometrisk uændret efter at have erstattet sine stive led med hængslede . I gårdens elementer, i fravær af fejljustering af stængerne og off-nodal belastning, opstår der kun spændings-kompressionskræfter. Spær er dannet af lige stænger forbundet ved knudepunkterne [1] til et geometrisk uforanderligt system, hvorpå belastningen kun påføres ved knudepunkterne [2] .
Truss med forbehold omfatter trussed bjælker , som er en kombination af en to- eller tre-span kontinuerlig bjælke og fjedertræk; de er typiske for stål- og trækonstruktioner , med en øvre korde lavet af en gennemgående valset profil (savede træ eller limede pladepakker ). Der kan også være spær af armeret beton med små spændvidder.
Ordet "gård" kommer fra fr. ferme , som igen går tilbage til lat. firmus ( stærk ).
Den engelske ækvivalent ( engelsk truss ) kommer fra det gamle franske ord fr. bukse , fra omkring 1200 e.Kr. e. , hvilket betyder "ting sat sammen" [3] [4] . Udtrykket truss (truss) bruges ofte til at beskrive enhver samling af elementer - såsom pseudo -rammer [5] [6] eller par af spær [7] [8] , betyder ofte ingeniørmæssig betydning: "en flad ramme af separate strukturelle elementer forbundet ender i trekanter, for at dække en stor afstand " [9] .
Spær er meget udbredt i moderne byggeri, hovedsageligt til at dække store spændvidder for at reducere forbruget af anvendte materialer og lette strukturer, for eksempel ved bygning af store spændvidde strukturer, såsom broer , spærsystemer i industribygninger, sportsfaciliteter , som såvel som i opførelsen af små letvægtsbygninger og dekorative strukturer : pavilloner , scenestrukturer , markiser og podier ;
Et flys skrog, et skibs skrog, en bils bærende karosseri (undtagen åbne karosserier, der fungerer som en simpel bjælke ), en bus eller et diesellokomotiv, en vognramme med en sprengel - set fra synspunktet af materialers styrke er de spær (selvom de ikke har en ramme som sådan - en spærstruktur i dette tilfælde danner udstansninger og forstærkninger, der forstærker huden), henholdsvis i deres styrkeberegninger anvendes de passende metoder [10] .
Den amerikanske arkitekt Itiel Town designede gitterværket som et alternativ til tunge tømmerbroer. Dens design, patenteret i 1820 og 1835, bruger lethåndterlige planker, der er arrangeret diagonalt med korte mellemrum mellem dem, der danner et gitter.
Pratts truss blev patenteret i 1844 af to Boston jernbaneingeniører, Caleb Pratt og hans søn Thomas Willis Pratt [11] . I designet arbejder de lodrette elementer i kompression og de diagonale elementer i spænding. Pratt truss-designet forblev populært efter overgangen fra træ til jern og fra jern til stål. For et fladt truss med konstant højde er Pratt-konfigurationen normalt mest effektiv under statisk lodret belastning.
I 1844 begyndte D. I. Zhuravsky på vegne af P. P. Melnikov [12] at studere egenskaberne af broer med gitterspær i Gau-systemet , og i 1856 udviklede han sin teori til beregning af diagonale spær og var den første til at påpege eksistensen af forskydning spændinger ved bøjning.
I 1893 udviklede F. S. Yasinsky en metode til beregning af de komprimerede elementer i stålbrokonstruktioner og udviklede rumlige foldede strukturer til gulvene i jernbaneværksteder i St. Petersborg.
Tunge spær med dobbeltvæggede sektioner (to kiler i en knude) bruges med indsats i bælterne på mere end 350-400 tons ; som regel er disse: broer med store spændvidder , kraner til hangarer og andre store konstruktioner, samleværksteder for fly, skibsbygningsskure med overheadkraner. Disse strukturer opfatter dynamiske belastninger, så deres ledforbindelser er designet på nitter eller højstyrkebolte.
Arbejde i rummetEt fladt truss, hvis stænger ligger i et plan, opfatter kun belastninger i et plan - lodret danner et rumligt truss en "spatial truss" og opfatter belastninger i enhver retning. Et spærværk består af flade spærflader, der er fastgjort til andre bygningsrammeelementer ved hjælp af afstivere .
Efter type gård og truss strukturer er opdelt i:
Efter formålet er gårdene opdelt i [14] :
og andre strukturer.
I henhold til udførelsesmaterialet er gårdene opdelt i:
Nogle gange kombineres forskellige materialer for den mest rationelle brug af alle deres egenskaber.
Truss kan være to-bælte og tre-bælte, i sjældne tilfælde med fordele i forhold til to-bælte: de har høj modstand mod bøjning i vandret plan og torsion , hvilket eliminerer behovet for at installere yderligere forbindelser og øger stabiliteten af den komprimerede kontur af bindingsværket.
Afhængigt af arten af omridset af den udvendige kontur af bindingsværkerne (type af bælter), har bindingsværkerne visse dimensioner i længde og højde samt en hældning [15] :
Bælte type | Spændvidde (længde) af spær, L, m |
Spærhøjde, H, m |
Gårdbæltets hældning, i, % |
Ordning |
---|---|---|---|---|
Sparushnye | 36 | 1/10…1/12 L | — | |
Parallel | 24-120 | 1/8…1/12 L | op til 1,5 % | Gården er firkantet med parallelle bælter. Spærværket er firkantet med parallelle bælter og skråtstillet. Gården er firkantet med ikke-parallelle bælter. |
fisk | 48-100 | 1/7…1/8 L | — | |
Polygonal (polygonal) | 36-96 | 1/7…1/8 L | — | Gården er polygonal (polygonal). |
parabolsk (segmental) | 36-96 | 1/7…1/8 L | — | |
Trapezformet | 24-48 | 1/6…1/8 L | 8,0…10,0 % | Gården er femkantet (trapezformet). |
trekantet | 18-36 | 1/4…1/6 L | 2,5…3,0 % | Fagværket er trekantet med et knækket nederste bælte. Gården er trekantet med et knækket underbånd (mulighed 2). Spærværket er trekantet med et lige underbælte, asymmetrisk. Fagværket er trekantet med en lige nedre akkord. |
Normalt bruges spar- og fiskeopdræt i offentlige bygninger med parallelle bælter - i industrielt [15] .
Den optimale højde af spærene i henhold til betingelserne for minimum masse og maksimal stivhed opnås med forholdet mellem spærhøjden og spændvidden - {{{1}}} , men med dette forhold er spærene ubelejlige til installation og transport og overvurdere bygningers volumen [15] .
GittertypeTruss gitter type [15] :
Gittertype | Beskrivelse | Ordning |
---|---|---|
kryds | Tværgitteret fungerer kun i spænding, derfor bruges det i spær, der opererer på en fortegnsvariabel belastning. | |
Diagonal | Anvendes i lave gårde | Fagværksgitteret er diagonalt med opadgående afstivere.
|
Halv diagonal | — | |
Rhombic | Det rombiske gitter er en type trekantet gitter. | |
trekantet | — | Gårdens gitter er trekantet. Spærgitteret er trekantet med stolper. Fagværksgitteret er trekantet med stolper og vedhæng. |
Sprengelnaya | — | Spærgitteret er diagonalt med opadgående afstivere og spær. Spærgitteret er diagonalt med nedadgående seler og spær. Gårdens gitter er trekantet med sprengel. |
Den rationelle vinkel mellem bøjlerne i forhold til truss-remmene er 45°.
Et diagonalt spærværk bruges i mellemgulve for at skabe et udnytteligt gulv i mellemrummet eller et teknisk gulv; dens ulempe er det øgede forbrug af stål på grund af betydelige bøjningsmomenter i bånd og stativer [15] .
SupporttypeSpær kan ligesom bjælker have forskellige støttestrukturer (typer af understøtninger). Beregningsskemaet for truss kan være statisk bestemt eller ubestemt , hvilket bestemmer designet af truss support noderne: hængslet eller stiv understøtning.
Afhængigt af typen af støtte er spær opdelt i:
Spær kan understøttes af spær, søjler eller vægge.
I retning af støttereaktioner:
Grupper af stålkonstruktioner til valg af stålkvaliteter:
For den første gruppe accepteres stål af en kvalitet, der ikke er lavere end C255, for andre - C245.
SektionstypeI henhold til typen af tværsnit er stålspær designet af valsede profiler:
Strukturelt består enhver gård af elementer: et bælte, et stativ, en bøjle , en sprengel (støttestøtte).
Trussbæltet opfatter langsgående belastninger, gitteret - tværgående; spærværket fungerer som et støtteelement, der reducerer den estimerede længde af støtteafstivningen eller afstivere og afstivere af spærværket.
Trægårde er arrangeret:
De hængende spærers ben understøttes på midten af stivere, der hviler på hovedstammen, som hænges til toppen af spærværket og samtidig fastholder tilspændingen med en hængekrave . Hovedstammen hængende system er den ældste form for rationel tømmer truss; for store spændvidder er yderligere hovedstøtter ophængt ved skæringspunkterne mellem stiverne og benene.
Type af sektion af spærelementer [16] :
I tilfælde af brug af åbne profiler (hjørne, kanal, I-bjælke osv. ), er forstærket flange [17] eller specielle fortykkelser - løg [16] forsynet i enderne af spærerne .
bælterTil fastgørelse af dragerne er der installeret et hjørne med huller til bolte på det øverste bælte af bindingsværkerne.
Ved understøtning af gulvplader af armeret beton forstærkes den øverste korde af bindingsværket med plader af tykkelsen t, mm:
For store spændvidder (mere end 12 m) og om nødvendigt ændring af sektionen af akkorderne, er huller designet. Bæltebrud udføres normalt ud over knuderne for at lette kilens arbejde, bælterne er dækket af overlejringer fra hjørner eller plader. Med lidt indsats er det muligt at samle båndene i knuden. Tilstødende akkorder forskydes i højden med højst 1,5 % for at undgå forekomsten af et bøjningsmoment, som tages i betragtning i beregningerne.
Tilslutning af pakningerProfiler af en åben type i par i store længder kan arbejde adskilt fra hinanden (når de er komprimeret, kan de bøjes i forskellige retninger), og derfor er der installeret krakkere for deres større stabilitet, når de arbejder sammen, forbinder pakninger.
Hvis længden af de parrede elementer af bindingsværkerne (bælter, stativer og afstivere) overstiger 40 r i kompression og 80 r i spænding, hvor r er enhver minimumsgyrationsradius for profilsektionen, er sådanne elementer forbundet med hinanden med ekstra afstandsstykker - croutoner. Med en profilbredde på mere end 90 mm monteres krakkerne ikke solidt, de rives i to smalle strimler for at spare stål [18] .
kilerTruss -elementer kan sammenføjes ende-til-ende eller gennem en forbindelsesplade- kile .
Tykkelsen af kilerne afhænger af kræfterne i spærelementerne og antages at være ens for alle elementer, dog må tykkelsen af understøtningskilerne ved spær med stort spænd være 2 mm større og tages for stål C38 / 23 ifølge tabellen: [19]
Anslået kraft, t | op til 15 | 16-25 | 26-40 | 41-60 | 61-100 | 101-140 | 141-180 | 181-220 | 221-260 | 261-300 | 300-380 | op til 500 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Klaptykkelse, mm | 6 | otte | ti | 12 | fjorten | 16 | atten | tyve | 22 | 25 | 28 | 32 |
For andre stål end C238 / 23 er det tilladt at reducere tykkelsen af foldene ved at gange med en faktor lig med 2100 / R, hvor R er stålets designmodstand.
Hvis flere stænger er vilkårligt fastgjort på hængsler , vil de tilfældigt rotere omkring hinanden, og en sådan struktur vil, som de siger i strukturmekanik, "foranderlig", det vil sige, hvis du trykker på den, vil den foldes som væggene af en tændstikæskefold. Hvis du laver en almindelig trekant ud af stængerne, vil strukturen kun udvikle sig, hvis en af stængerne er brudt, eller den er revet af fra de andre, en sådan struktur er allerede "uforanderlig".
Truss-designet indeholder disse trekanter. Både tårnkranbommen og komplekse understøtninger , de er alle sammensat af små og store trekanter. Da alle stænger fungerer bedre i kompressionsspænding end ved brud, påføres belastningen på bindingsværket ved stængernes samlingspunkter.
Faktisk er trussstængerne normalt forbundet med hinanden ikke gennem hængsler, men stift. Det vil sige, at hvis to stænger afskæres fra resten af strukturen, vil de ikke rotere i forhold til hinanden, men i de enkleste beregninger negligeres dette, og det antages, at der er et hængsel.
Der er et stort antal måder at beregne bedrifter på, enkle og komplekse [20] ; disse er analytiske metoder og kraftdiagrammer. Analytiske metoder er baseret på eksemplet med skæring af spær, en af de enkleste er beregningen ved hjælp af metoden "gennemsnit" eller "skæreknuder" ( hængsler forbindelsesstænger ). Denne metode er universel og velegnet til alle statisk bestemte gårde. Til beregning reduceres alle kræfter, der virker på gården, til dens noder. Der er to muligheder for beregningen.
Først og fremmest findes understøtningsreaktionerne ved hjælp af de sædvanlige metoder til statik (opstilling af ligevægtsligninger), derefter overvejes enhver knude, hvor kun to stænger konvergerer. Noden er mentalt adskilt fra truss, og erstatter handlingen af de afskårne stænger med deres reaktioner rettet fra noden. I dette tilfælde gælder tegnreglen - den spændte stang har en positiv kraft. Ud fra ligevægtsbetingelsen for det konvergerende kraftsystem (to ligninger i projektioner) bestemmes kræfterne i stængerne, derefter betragtes den næste knude, hvor der igen kun er to ukendte kræfter, og så videre indtil kræfterne i alle stængerne er fundet.
En anden måde er ikke at bestemme støtternes reaktioner, men at erstatte støtterne med støttestænger, og så skære alle noderne ud (nummer n ) og skrive to ligevægtsligninger for hver. Dernæst løses et system af 2n - ligninger og alle 2n - kræfter findes, inklusive kræfterne i støttestængerne (støttereaktioner). I statisk bestemte bedrifter skal systemet lukke.
Metoden til at skære noder har en væsentlig ulempe - akkumulering af fejl i processen med sekventiel overvejelse af ligevægten mellem noder eller forbandelsen af dimensionerne af matrixen af systemet af lineære ligninger, hvis et globalt ligningssystem er kompileret for hele gården. Denne mangel er frataget Ritter-metoden [21] . Der er også en arkaisk grafisk beregningsmetode - Maxwell-Cremona diagrammet , som dog er nyttig i læringsprocessen. Moderne praksis bruger computerprogrammer, hvoraf de fleste er baseret på knudeskæringsmetoden eller finite element-metoden . Nogle gange bruges metoden til udskiftning af Genneberg-stængerne [22] og princippet om mulige forskydninger [23] i beregningerne .
Anslåede elementlængderDe beregnede længder af truss-elementer (akkorder, stivere og bøjler) tages lig med længden af elementet ganget med længdereduktionsfaktoren μ [24] :
I designdokumentationen skelnes der mellem to faser af design: "P" (designdokumentation) og "R" (arbejdsdokumentation). På "P"-stadiet er den generelle geometri af truss designet, hvilket indikerer de indre kræfter og de geometriske dimensioner af elementerne. Arbejdsudkastet består af to dele: En forklarende note og tegninger af KM-kvaliteten (metalkonstruktioner) udført af designeren, på grundlag af hvilke tegninger af KMD-kvaliteten (metalstrukturer, detaljering) er lavet af designafdelingen i producent under hensyntagen til tilgængeligheden af materialer (valset stål osv.) og anlæggets og installationsorganisationens teknologiske muligheder og begrænsninger (mekanismer til design: svejsemaskiner osv.; mekanismer til installation: kraner, hejseværker osv.) .
Tegningerne af KM-mærket omfatterArbejdstegninger er lavet i et specielt mærkesystem.
Hovedbygningen af HSBC Bank , Hong Kong har en synlig truss struktur.
Støttestruktur under broen en:Auckland Harbour Bridge .
Auckland Harbour Bridge på Watchman Island , vest for den .
Truss tagkonstruktioner fra siden af en Cluny- bygning , Frankrig .
Dronning stolpe spær tagsektion, se en:Tømmer tagspær .
Et bindingsværk rum med et gulv i The Woodlands Mall .
Støtte til elledninger.
![]() | |
---|---|
I bibliografiske kataloger |