Металлоконструкции в архитектуре » Конструкции, активные по сечению. Рамы
Рамой называют каркасную плоскую систему, состоящую из элементов, обеспечивающих пролет – ригелей, и элементов, обеспечивающих высоту – стоек.
Для организации внутреннего функционального пространства плоские рамы располагаются в здании параллельно, воспринимая нагрузки от второстепенной системы настила и прогонов. Пространственная работа каркаса из рам обеспечивается путем обустройства системы вертикальных и горизонтальных связей соответственно по стойкам и ригелям. Также жесткость каркаса можно повысить примыканием к железобетонным элементам и диафрагмам.
Преимущества, которые обуславливают широкое применение рам:
В то же время рамы имеют некоторые недостатки: небольшую высоту стоек, присутствие сложных жестких узлов и ограниченность использования конструктивной формы.
Классификация рам
По статической схеме различают бесшарнирные, двухшарнирные и трехшарнирные рамы.
По абрису конструктивной формы рамы могут быть:
Рама. Построение эпюр Q, M, N. Сопромат.
Выбор того или иного типа очертаний рамы зависит от функционального пространства, конструктивных и архитектурных требований.
Основы проектирования рам
Рамы относятся к конструкциям, работающим преимущественно по сечению. В ригелях и стойках рам возникают значительные изгибающие моменты, а также продольные и поперечные силы. Характерной особенностью рам является наличие жесткого карнизного узла. Элементы рам рассчитывают на прочность и общую устойчивость в плоскости и из плоскости как сжатоизогнутые, а также проверяют касательные напряжения и местную устойчивость отдельных участков сечения. Контролю также подлежат горизонтальные и вертикальные перемещения рамы, в соответствии с ограничениями по второму предельному состоянию.
Наибольшее распространение получили рамы, которые имеют наклонные ригели и вертикальные стойки, шарнирно примыкающие к фундаментам. Такие рамы также называются портальными. При этом коньковый узел выполняется, как правило, жестким для увеличения жесткости и уменьшения значений изгибающих моментов в ригеле, однако может быть и шарнирным. Такой тип рам нашел широкое применение благодаря экономичности и наибольшей функциональности в большинстве типов быстровозводимых зданий при пролетах от 20 до 70 м. Портальные рамы, пролетом до 20 м, в основном изготавливают из горячекатаных профилей, а при больших пролетах применяют сварные двутавровые сечения.
В последнее время в рамах находят все более широкое применение перфорированные профили, составные двутавры с гофрированной и гибкой стенкой. Применение эффективных сечений, рационального ломаного очертания и увеличение габаритов в карнизном узле позволяет увеличить пролет рам до 80-100 м. Для усиления ригелей и обеспечения плавности передачи усилий в жестком карнизном и коньковом узлах применяются скошенные элементы – вуты. В случае прокатных элементов вуты представляют собой подваренный тавровый профиль из того же двутавра или листов. В составных сварных профилях вуты представляют собой развитие сечения для достижения необходимых геометрических характеристик.
Как держатся наши автомобили, рама и несущий кузов, почему сейчас не строят легковые авто на раме
С точки зрения общей устойчивости каркаса, особенно в процессе монтажа, большое значение для рам имеют кровельные и стеновые прогоны, а также связи. В табл. приведены ориентировочные данные для эскизного проектирования портальных бескрановых рам. Минимальный уклон кровли, с учетом возможных прогибов и обеспечения водостока, как правило, принимается около 6°. Стойки тяжелее ригелей и их высота составляет примерно 1/5 пролета рамы. Шаг рам зависит от действующих нагрузок и принятой системы прогонов.
Рамы как конструктивный инструмент архитектурной формы
Наибольшее использование рамные конструкции нашли в одноэтажных производственных зданиях или складах, для которых актуально наличие больших свободных площадей. Архитектурные требования к конструкциям промышленных объектов обычно невысоки, однако рамы с таким же успехом могут быть использованы в несущих каркасах спортивных и демонстрационных залов, выставочных и торговых павильонов, являясь важным элементом формирования выразительности внешней и внутренней архитектурной среды.
Визуальная открытость или закрытость рам в здании главным образом зависит от конфигурации каркаса и внешней формы. В свою очередь, оболочка ограждающих конструкций зависит от их типа, а также архитектурных, конструктивных и экономических требований. Так, каркас с применением рам может быть полностью расположен снаружи здания, что позволяет прозрачно показать конструктивный принцип работы рам и придать строению современный вид объекта технической среды. И, наоборот, рамы могут быть полностью расположены внутри оболочки здания, что дает дополнительные возможности выражения и организации внутреннего пространства. Помимо этих противоположных решений, частичное взаимопроникновение рам и ограждающих конструкций позволяют получить дополнительный спектр желаемых визуальных эффектов.
На схемах показаны основные типы рам по способу взаимодействия с внутренним функциональным пространством. Поскольку рамные конструкции главным образом проектируются для производственных и складских быстровозводимых зданий, в них часто организовываются внутренние антресольные либо внешние пристроенные этажи для размещения вспомогательных, административных и бытовых помещений.
Такие этажи могут быть созданы в балочных перекрытиях между рамами либо возведены на собственных несущих конструкциях. Кроме того, дополнительные перекрытия могут потребоваться для оборудования или организации производственного процесса в нескольких уровнях. Для обслуживания производственного процесса в промышленных предприятиях применяется подвесное грузоподъемное оборудование, которое может крепиться к ригелям рам в виде крановых балок – тельферов, либо мостовое, имеющее подкрановые пути, организованные на стойках каркаса. К несущим конструкциям рам может быть присоединено различное транспортное и вспомогательное оборудование.
Для внутреннего естественного освещения основного пространства и антресольных этажей могут быть эффективно применены зенитные фонари, шедовые покрытия и солнцеводы. Двух- и более пролетные рамы проектируют по принципу чередования, когда поперечники имеют общую стойку в местах сопряжения. Для экономии внутреннего пространства в многопролетных рамах шаг внутренних стоек может быть разрежен. При этом в местах отсутствия стоек под ригели подводятся подстропильные балки или фермы, которые передают нагрузку на оставшиеся стойки, сечение которых соответственно должно быть увеличено.
Большепролетные рамы, как правило, кроме вутов, имеют переменное сечение и изменяемый угол наклона ригеля, который формируется из отдельных линейных элементов разной жесткости. Ригель ломаного очертания приближает работу рам к арочным конструкциям и дает свободу в организации архитектурной формы. Вместо наклонных ригелей могут быть также использованы криволинейные.
Радиус изгиба при этом должен позволять установку ограждающих конструкций кровли. Гибка ограждающих элементов может быть выполнена на заводе либо непосредственно на строительном участке. Последнее может оказаться невыполнимым для некоторых систем ограждающих конструкций, имеющих значительную жесткость, например, для толстых многослойных панелей.
Наглядный пример достижения архитектурной выразительности за счет рам каркаса, выступающих за пределы оболочки здания, представлен на рис. В данном случае перфорированный ригель и стояки переменного сечения подчеркивают легкость конструкции, сохраняя при этом свою первичную конструктивную функцию.
Источник: mtmrt.ru
РАМА (конструкция)
РА́МА,
1) плоская или пространственная стержневая система, элементы которой (стойки, ригели) жестко соединены между собой во всех или некоторых узлах. Металлические, железобетонные и деревянные рамы служат несущими конструкциями зданий, мостов, эстакад и других сооружений.
2) Несущая часть машины или установки.
Энциклопедический словарь . 2009 .
Смотреть что такое «РАМА (конструкция)» в других словарях:
Рама (значения) — Рама многозначный термин. Значения: Рама аватара Вишну в индуизме, герой древнеиндийского эпоса «Рамаяна». Рама центральноамериканский индейский народ. Рама конструкция, элементы которой работают преимущественно на изгиб.… … Википедия
Рама (автомобиль) — Рама пикапа Chevrolet 1956 года … Википедия
рама планировщика полей — рама Основная несущая конструкция планировщика полей в виде фермы или балки, соединяющая его частиОсновная несущая конструкция планировщика полей в виде фермы или балки, соединяющая его части. [ГОСТ 22313 77] Тематики машины и орудия для… … Справочник технического переводчика
РАМА ВАГОННАЯ — одна из важнейших частей вагона, являющаяся основанием кузова и имеющая назначение: 1) поддерживать кузов и его нагрузку либо самостоятельно, либо совместно со стенками кузова; 2) при помощи прикрепленных к ней ударных и тяговых приборов… … Технический железнодорожный словарь
РАМА — (1) в строительной механике несущая конструкция в общественных и промышленных зданиях, инженерных сооружениях (мосты, путепроводы, эстакады и др.), состоящая из стержневых элементов из металла, железобетона, дерева и т.п., жёстко соединяемых в… … Большая политехническая энциклопедия
рама подъемного механизма — Основная конструкция для крепления гидроцилиндров подъема отвала. [ГОСТ 29194 91 (ИСО 6747 88)] Тематики тракторы Обобщающие термины бульдозерное оборудование … Справочник технического переводчика
Рама железобетонная — – железобетонная конструкция, состоящая из колонн жестко закрепленных в фундаментах и балок. [Словарь архитектурно строительных терминов] Рубрика термина: Теория и расчет конструкций Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Рама ходовая крана стрелового типа — – несущая конструкция крана для установки поворотной платформы или башни, опирающаяся на ходовые тележки (колеса). [СТ СЭВ 4473 84] Рубрика термина: Крановое оборудование Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Конструкция (в театре) — Конструкция в театре, 1) каркас для объёмных частей декорационных установок (стволы деревьев, скалы, колонны, лестницы, архитектурные арки, своды и пр.). 2) Невидимые зрителю постройки, представляющие собой станки из складных рам и накрывающих их … Большая советская энциклопедия
конструкция с незакрепленным торцем — Рама с незакрепленным торцем с поперечным структурным соединением между угловыми стойками. [ГОСТ Р 52202 2004 (ИСО 830 99)] Тематики контейнеры грузовые Обобщающие термины контейнеры на базе платформы … Справочник технического переводчика
Источник: dic.academic.ru
ПроСопромат.ру
Технический портал, посвященный Сопромату и истории его создания
Рама — это система, состоящая из стоек и ригелей, жестко связанных между собой. Рамы применяются в каркасах зданий и сооружений. Вертикальные или близкие к ним стержни называются стойками. Горизонтальные или близкие к ним стержни называются ригелями. Они могут быть прямолинейными, ломаными или криволинейными.
Расстояние между осями стоек называется пролетом. Расстояние между осью опоры и осью ригеля называется высотой рамы или высотой этажа. По числу пролетов и этажей рамы бывают одно- , двух- и многопролетными, одно- , двух- и многоэтажными. Почти все рамы, встречающиеся на практике, являются пространственными. В расчете их обычно расчленяют на плоские.
Кинематический анализ рамы делают по формуле: n = ЗД — 2Ш — Соп .
- Ось стержня принимается за ось абсцисс.
- Вычисленные ординаты эпюр откладываются перпендикулярно к продольной оси стержней.
- Положительные ординаты эпюры Q откладываются вверх от оси ригеля и влево от оси стойки.
- Ординаты эпюры М откладываются со стороны растянутых волокон элементов рамы.
- Ординаты эпюры N откладываются, как правило, симметрично по обе стороны от оси рассматриваемого стержня. Знак на эпюре N обязателен.
- Штриховка на эпюре производится перпендикулярно к оси соответствующего стержня.
Опорные реакции рамы определяют так же, как в балке, из уравнений равновесия: ∑МА =0; ∑Мв =0; ∑X =0; проверка: ∑Y =0.
Если в раме имеется шарнир на ригеле или на стойке, для определения горизонтальных опорных реакций составляют дополнительные уравнения равновесия:
∑М ш лев=0; или ∑М ш пр=0;
проверка:∑X =0: ∑Y =0.
Поперечная сила Q в рассматриваемом сечении численно равна алгебраической сумме проекций внешних сил, приложенных с одной стороны от сечения, на плоскость сечения. Правило знаков такое же, как в балке.
Изгибающий момент М в любом сечении рамы численно равен алгебраической сумме моментов внешних сил, действующих по одну сторону от сечения, относительно центра тяжести сечения. Правило знаков такое же, как в балке.
Продольная сила N в любом сечении рамы численно равна алгебраической сумме проекций всех внешних сил на продольную ось стержня. Правило знаков: если сила направлена от сечения, растягивает стержень, знак «+», стержень растянут.
Контроль правильности построения эпюр выполняют вырезанием жестких узлов. Рассматривают сечения, бесконечно близкие к узлу. Значения внутренних силовых факторов снимают с эпюр и прикладывают к узлу, составляют уравнения равновесия:
Источник: prosopromat.ru
Рама в строительстве что это
Рамами называют геометрически неизменяемые стержневые конструкции, все стержни в которых (или часть стержней) жестко соединены между собой в узлах.
Рамы применяются в качестве несущих частей каркаса зданий и сооружений, они воспринимают нагрузки и передают их на основания. Рамы также могут составлять часть конструкции, например, являться частью безраскосных ферм или двухветве- вых колонн.
Рис. 19.1. Простейшие рамы: а) однопролетная, одноэтажная рама с шарнирными опорами; б) рама с шарнирными опорами и шарнирным узлом; в) рама с наклонным ригелем и шарнирным узлом; г) рама с защемленными в основании опорами и наклонной стойкой; б) консольная рама; ё) двухпролетная и двухэтажная рама с жесткими узлами; ж) двухэтажная и двухпролетная рама:
1 — стойка; 2 — ригель; / — пролет рамы; h — высота стойки
Для изготовления рам применяют материалы, способные воспринимать изгибающие моменты: сталь, древесину, железобетон и др.
Вертикальные элементы в рамах называют стойками, горизонтальные — ригелями. Стойки рам иногда делают с некоторым отклонением от вертикали, а ригели — с отклонением от горизонтали.
Рамы могут содержать шарнирные узлы, например, узел, соединяющий левую и правую части рамы, или узел, соединяющий стойку с ригелем.
Прикрепление стоек рам к фундаментам осуществляется путем их защемления (рис. 19.1г, д, е, ж) или шарнирно (рис. 19.1а, б, в). Общая конструкция рамы совместно с ее опорами должна обеспечивать геометрическую неизменяемость всей системы.
Работа рам характеризуется тем, что за счет жестких узлов изгиб, возникающий в одном элементе, может приводить к изгибу других элементов.
Жесткое соединение стержней рам в узлах позволяет обеспечивать их геометрическую неизменяемость с использованием меньшего числа стержней, чем в системах с шарнирными узлами.
При расчетах считается, что все деформации в раме происходят за счет изгиба стержней, и не учитывается незначительное влияние на их деформацию продольных и поперечных сил.
Рамы классифицируются по разным признакам. По статической работе они различаются на статически определимые (рис. 19.1а, б, в, д) и статически неопределимые (рис. 19.1 г, е, ж). По количеству пролетов и этажей — однопролетные и многопролет- ные, одноэтажные и многоэтажные (рис. 19.1 е, ж).
По конструкции узлов- имеющие только жесткие узлы или содержащие шарнирные узлы и др.
Статический расчет рам заключается в определении их опорных реакций и затем нахождении в различных ее поперечных сечениях изгибающих моментов, поперечных и продольных сил. В статически определимых рамах количество опорных реакций соответствует количеству независимых уравнений статики, при помощи которых и находятся опорные реакции.
Сравним работу рам разной конструкции, имеющих одинаковые размеры и одинаковую жесткость всех элементов. На ригели рам действует равномерно распределенная нагрузка q. Изобразим эпюры изгибающих моментов непосредственно на схемах загружения рам.
Рис. 19.2. Сравнение работы рам разной конструкции: а) рама с шарнирным прикреплением ригеля к колоннам; б) рама с жесткими узлами между ригелем и стойками; в) рама с жесткими узлами ригеля и стойками и шарнирами в опорных узлах
На рисунке 19.2а ригель прикреплен к стойкам двумя шарнирами, в этом случае изгибающие моменты на стойки не передаются и они испытывают только сжимающие усилия. На рисунке 19.26 ригель жестко присоединен к стойкам, которые в свою очередь жестко заделаны в фундаментах, изгибающие моменты перераспределяются между ригелем и стойками. На рисунке 19.2в ригель жестко прикреплен к стойкам, но изменены опорные узлы. На опорах выполнено шарнирное прикрепление рамы. Изгибающие моменты в шарнирах равны нулю, и поэтому изменилось перераспределение изгибающих моментов между ригелем и стойками в узлах.
Сравнивая значения эпюр, видим, что максимальный изгибающий момент получаем в ригеле первой рамы, он вдвое больше, чем в ригеле второй. Если стойки рамы в первой схеме испытывают только сжатие, то во второй и третьей схемах они испытывают кроме сжатия изгиб. Опоры рам во второй схеме испытывают действие изгибающих моментов. Необходимо так же учитывать, что первая рама за счет шарнирных узлов обладает меньшей жесткостью.
Все эти факторы приходится учитывать при проектировании элементов рам и фундаментов. Наиболее экономичный ригель с точки зрения расхода материалов получаем во второй схеме.
Определение опорных реакций в статически определимых рамах
Определение опорных реакций в плоских статически определимых рамах аналогично нахождению их в балках.
Раму располагают в координатных осях X, Y. Опорные реакции находят, используя основные уравнения статики (4.3, 4.4): YjX = 0; ?7 = 0; YM= При наличии шарнирных узлов, относительно шарнирных узлов составляют дополнительные уравнения ?М пев п Р ав ) = 0.
После определения опорных реакций устанавливают в характерных точках рамы поперечные силы, изгибающие моменты и продольные силы, и по их значениям строят эпюры.
Правила построения эпюр Q, M,N в рамах
1. Ось, проходящую через центры тяжести сечений любого (горизонтального или вертикального) стержня принимают за ось абсцисс (ось z).
Ось у для каждого элемента рамы имеет свое направление. Для стойки левой половины рамы ось у направляют из середины рамы влево, для стойки правой половины рамы — вправо, а для ригеля — вверх (рис. 19.3).
2. Знаки поперечных сил. Для левой части рамы, если поперечная сила отсеченной части рамы создает вращение по часовой стрелке относительно точки, расположенной на пересечении продольной оси с линией сечения, она принимается положительной, если создает вращение против часовой стрелки — отрицательной. Для правой части рамы, наоборот, если поперечная сила отсеченной части рамы создает вращение против часовой стрелки относительно точки, расположенной на пересечении продольной оси и линии сечения, она принимается положительной, по часовой стрелке — отрицательной.
На эпюре Q положительные значения ординат откладывают влево от продольных осей стоек и вверх от продольных осей ригелей, отрицательные значения — вправо от осей стоек и вниз от оси ригеля.
3. При определении изгибающих моментов от внешних сил моменты, создающие растяжение нижних волокон в горизонтальном элементе, считаются положительными.
Ординаты эпюры М откладывают со стороны растянутых волокон рамы.
Знаки на эпюре М обычно не обозначают. Положение эпюры по отношению к продольной оси рамы сразу указывает на место нахождения растянутых волокон в ее сечениях.
Рис. 19.3. Направление осей и внутренние силовые факторы, возникающие в сечениях рамы: а) внутренние усилия Q, М, N в поперечных сечениях; б) правило знаков для поперечных сил
4. Продольные усилия N прикладывают к внешней нормали сечения, если усилие растягивает элемент, его считают положительным, если сжимает элемент — отрицательным.
Ординаты эпюры N откладывают симметрично по обе стороны от продольных осей рамы.
Источник: bstudy.net