2.4.1 Рама

Рама в технике, стержневая система, элементы которой (стойки, ригели, подкосы) во всех или в некоторых узлах жестко соединены между собой. Рамы служат в основном несущими конструкциями зданий, мостов, эстакад и др. сооружений, а также рабочих и транспортных машин. Рамные конструкции выполняются из железобетона (преимущественно), металла и дерева. Различают рамы пространственные (рис. 1 а), представляющие собой пространственные системы, и плоские (плоская система); последние отличаются большим разнообразием конструктивных форм (рис.1 , б, в, г, д, е).

Рис.1 Виды рам: а - пространственная система; б, в, г, д, е – плоские системы

Расчёт рамы обычно производится с помощью общих методов расчёта статически неопределенных систем; метода сил, метода перемещений и смешанного метода. Для расчёта сложных рам (например, каркасов многопролётных многоярусных зданий) используют приближённые методы, основанные на упрощении расчетных схем (например, пренебрежении смещением узлов при расчёте на вертикальную нагрузку) или на последовательных приближениях.

2.4.2 Ферма

Ферма - несущая конструкция, состоящая из прямолинейных стержней, узловые соединения которых при расчёте условно принимаются шарнирными. Фермы применяют, главным образом, в строительстве (покрытия зданий, пролётные строения мостов, мачты, опоры линий электропередачи, гидротехнические затворы и др.), а также в качестве несущих конструкций машин и механизмов. По виду материала различают металлические, железобетонные, деревянные и комбинированные (например, металлодеревянные) фермы. Тип фермы и её очертания (рис. 2) определяются назначением здания или сооружения, видом покрытия, способом опирания фермы и т.д. Узлы фермы, хотя и считаются шарнирными, практически обладают той или иной степенью жёсткости. При проектировании фермы, как правило, обеспечивается узловое приложение внешней нагрузки (например, прогоны покрытия здания опираются на фермы в узлах верхнего пояса, балки подвесных кранов крепятся к узлам нижнего пояса и т.д.).

Рис.2 Фермы (классификация по типам решеток)

2.4.3 Балка

Балка в технике, конструктивный элемент, обычно в виде бруса, работающий, главным образом, на изгиб. Балку широко применяют в строительстве и машиностроении: в конструкциях зданий, мостов, эстакад, транспортных средств, машин, станков и т. д. Изготовляются балки в основном из железобетона, металла и дерева. В зависимости от числа опор и характера опорных закреплений различают балки: однопролётные, многопролётные, консольные, с заделанными концами, разрезные, неразрезные и др.

По форме поперечного сечения различают балки прямоугольные, тавровые, двутавровые, коробчатые и др. Наиболее выгодные (по несущей способности и по расходу материала) поперечные сечения балки - двутавровые и коробчатые.

Рис. 3 Виды сечения балок.

Прямоугольные сечения целесообразны при относительно большой высоте и малой ширине балки. Балка может иметь постоянное по размеру или переменное сечение; последнее позволяет уменьшить её массу. По назначению балки разделяют на основные (продольные, перекрывающие пролёт между опорами) и вспомогательные (поперечные, перекрывающие расстояния между др. балками).

Рис. 4

Система продольных и поперечных балок называется балочной клеткой. Железобетонные балки изготовляют монолитными и сборными. Монолитные балки конструируются в большинстве случаев как многопролётные неразрезные, обычно имеют прямоугольное или тавровое сечение; последнее чаще встречается в ребристых конструкциях (при монолитной связи балки с плитой), реже — в виде самостоятельных балок. В сборном железобетоне широко применяют однопролётные балки различных сечений: прямоугольного, таврового, двутаврового, полого,

п-образного и т. д. Сборные многопролётные неразрезные балки выполняются из нескольких элементов, соединяемых в процессе монтажа. Получили распространение предварительно напряжённые железобетонные балки.