Мостовые фермы: типы, варианты соединений и достоинства конструкций

 

Для производства разнообразных строительных конструкций широко применяются металлические фермы. Эти кострукции представляют собой систему стержней, соединяющихся между собой в узлах путем сварки либо с применением болтов. Создание фермы для мостов требует сложных технических расчетов со строгим соблюдением законов строительной механики.

Что собой представляют мостовые фермы

Мостовая ферма является системой на стержнях сквозного типа. Принимает на себя основные нагрузки в конструкции любого моста. Геометрически такая система всегда является неизменной под воздействием факторов типа извне. Объединение в узлах строится с обязательным использованием нужного типа шарниров.

Главная особенность конструкции таится в том, что она в состоянии сопротивляться внушительным нагрузкам. Ферма состоит из необходимого числа треугольников. Они и обеспечивают феноменальную жёсткость, если производить сравнение с аналогичными вариантами решения этой технической проблемы. Нагрузка распределяется так, потому что стержни полностью проявляют свои качества не на излом, а на растяжение и сжатие.

Какие бывают разновидности ферм в системе мостов

Фермы из металла классифицируют по разнообразным признакам:

  • Конфигурауия по форме: трапецеидальные, сегментные, пояса строго параллельны, верхний пояс относится к полигональному виду очертания, треугольный вариант очертаний;
  • Тип решетки: ромбовидная, раскосная, треугольная или полураскосная;
  • Тип конструктивного решения: неразрезные (экономически выгодные для перекрытия разом нескольких мостовых пролетов), разрезные (если существует реальная опасность, что опоры просядут из-за особенностей грунта и иных негативных геологических или инженерных нюансов местности, где возводят мост), консольные (для навесного типа мостов);
  • Предполагаемая организация движения: посередине, понизу или по верху;
  • Тип опирания: балки, арки, ванты, рамы, две или много опор, разнообразные комбинированные варианты;
  • Материал исполнения: металл или дерево.

Все разновидности таких конструкций, как фермы, предназначены исключительно для строго определенных видов эксплуатационных нагрузок. Поэтому проектировщики чаще всего останавливают свой выбор на трапециевидной ферме для моста с решеткой варианта исполнения треугольник и арочную форму с решеткой разновидности раскоска.

Ферма предназначена для надежного и качественного перекрытия пролетов большой протяженности. Такая конструктивная хитрость помогает сделать расход материалов минимальным. Финансовые затраты заметно снижаются, сама конструкция снижает нагрузку на опоры из-за того, что относится к облегченному техническому решению.

Достоинства мостовых ферм

Фермы для обустройства мостовых конструкций демонстрируют ряд преимуществ:

  • Очень высокий показатель жесткости;
  • Показатель материалоемкости находится на минимальном уровне;
  • Финансовые затраты оптимальны;
  • Позволяют придать им практически любую форму, чтобы вписаться в технологические и архитектурные требования;
  • область применения рекордно широкая.

Недостатки мостовых ферм

Мостовые фермы имеют и ряд существенных недостатков:

  • Фермы нарезного типа очень чувствительно относятся даже к незначительным смещениям опор;
  • Обустройство деформационных швов связано с определенными технологическими сложностями;
  • Существует широкая палитра схем для проведения расчетов;
  • Сам метод расчета достаточно упрощенный.

Элементы конструкции фермы мостового типа

Ферма мостового типа состоит из следующих элементов конструкции:

  • пояс верхний;
  • пояс нижний;
  • надежные стойки;
  • раскосы;
  • панели (узлы).

Варианты соединений

Мосты относятся к сооружениям, чей срок эксплуатации часто превышает столетие. Поэтому большое значение для обеспечения прочности всей конструкции имеет именно тип примененного соединения.

Хорошим вариантом соединения является, когда каркас из металла усилен заклепками. Еще совсем недавно именно оно было наиболее часто применяемым, если металлоконструкция не была изготовлена из дерева. Однако, начиная с 1930-х гг. прошлого века его начала активно вытеснять разнообразная сварка. Также хорошо себя зарекомендовали и крепление на качественных болтах с высокими показателями прочности, надежно защищённых от коррозийных процессов.

Любой из вариантов эффективно выдерживает титанические нагрузки на уровне до сотен килоньютонов.

Специалисты предварительно рассчитывают, какое число сварочных швов болтов или заклепок требуется сделать для обеспечения требований к уровню безопасности будущего моста. Также планируется и то, какой порядок расположения будет оптимально целесообразным. Если в качестве метизов выбраны болты или заклепки, то усилия будут передаваться стержнями, которые монтируются в отверстия выбранных элементов. Головки успешно препятствуют размыканию и потере соединением надежности.