Преимущества балочных конструкций из стали

Преимущества балочных конструкций из стали

23.07.2012 14:57
Преимущества балочных конструкций из стали

Преимущества стальных балочных конструкций перед каменными и деревянными изгибаемыми элементами очевидны. Стальная балка со сплошной стенкой, применяемой в мостостроении, способна перекрывать пролеты порядка 200 м.

А теперь вернемся еще раз к древнейшей каменной пролетной конструкции и сравним ее с рамной структурой, работающей на изгиб. В пролетном строении балка, совместно работающая с обоими опорными элементами, колоннами или столбами, образовывала не только архитектоническую структуру. Эта форма в течение тысячелетий применялась в основном как несущая структура для восприятия и передачи вертикальных нагрузок. В отличие от рамы в обычном пролетном строении стойки не работают на изгиб. Возможные горизонтальные нагрузки, воспринимавшиеся каменным пролетным строением, были относительно малы по сравнению с вертикальной нагрузкой от собственной массы камня. В более позднюю историческую эпоху, в эпоху перехода к арочным и сводчатым конструкциям необходимо было обеспечить изменение направления горизонтальных распорных усилий, направив их к основанию сооружения; это можно было осуществить при помощи поперечных стенок жесткости или массивных контрфорсов. Проще обстояло дело с проблемой изменения направления усилий в деревянных конструкциях. Раскосы и треугольные связи обеспечивали передачу усилий в нужном направлении, т.е. к фундаментам. Устройство угловых подкосов у вершин стоек, придавшее определенную жесткость узлу соединения стойки с балкой, позволило добиться некоторого, правда.

При увеличении высоты элементов структуры, передающих нагрузку, и одновременном уменьшении их поперечных сечений, а также при постоянных попытках увеличить пролет элементов структуры, воспринимающих нагрузку, возрастала опасность обрушения несущей структуры.

Как отмечает Г.Борисовский в работе "Тектоника сжатия", переход от массивных конструкций стен к стенам в виде отдельных структурных элементов, воспринимающих соответствующие нагрузки, т.е. в виде работающих на изгиб балок или работающих на сжатие арок и столбов, осуществляющих передачу нагрузки, происходит в течение тысячелетий при соблюдении постоянного условия классической архитектуры: обеспечение устойчивости за счет собственней массы несущей структуры.           

Вследствие образования жестких узлов соединения ригеля со стойками в рамных структурах вне зависимости от нагрузки активизируется механизм сопротивления изгибу всей несущей структуры в целом.

 Вообще практическое внедрение рамных конструкций в практику строительства крупных сооружений вплоть до XIX в. не удавалось осуществить из-за традиционной косности представлений специалистов о статической работе конструкций, из-за низкого уровня научных знаний и относительно ограниченных технических возможностей в части восприятия больших усилий в стыках строительных конструкций. Только научные методы расчета, основанные на глубоких теоретических разработках, в сочетании с такими новыми материально-конструктивными предпосылками, как высокая жесткость на изгиб применяемого строительного материала (например, стали), жесткие угловые соединения элементов конструкций и неподвижные опорные узлы конструкций, создали основы для многообразных возможностей применения рамных конструкций в соврёменном строительстве.