Ristikko ( fr. ferme ← lat. firmus ”vahva”) on rakennemekaniikan tankojärjestelmä , joka pysyy geometrisesti muuttumattomana sen jälkeen, kun sen jäykät liitokset on vaihdettu saranoituihin . Maatilan elementeissä syntyy vain jännitys-puristusvoimia, jos sauvojen kohdistusvirheitä ja off-solmukuormitusta ei ole. Ristikot muodostetaan suorista tangoista, jotka on liitetty solmuihin [1] geometrisesti muuttumattomaksi järjestelmäksi, jota kuormitetaan vain solmuissa [2] .
Ristikot varauksin sisältävät ristikkopalkit jotka ovat kahden tai kolmen jännevälin jatkuvan palkin ja jousen vetovoiman yhdistelmä ; ne ovat tyypillisiä teräs- ja puurakenteille , joiden yläjänne on tehty jatkuvasta valssatusta profiilista (sahatavara tai liimapuupakkaukset ). Voi olla myös pienijänteisiä teräsbetoniristikkoja.
Sana "maatila" tulee sanasta fr. ferme , joka puolestaan palaa lat. firmus ( vahva ).
Englanninkielinen vastine ( englanniksi russ ) tulee vanhasta ranskan sanasta fr. housut , noin vuodelta 1200 jKr. e. , joka tarkoittaa "asioita koottuna" [3] [4] . Termiä ristikko (ristikko) käytetään usein kuvaamaan mitä tahansa elementtien kokoonpanoa - kuten pseudokehykset [5] [6] tai kattoparit [7] [8] , tarkoittaa usein teknistä merkitystä: "tasainen runko erillisistä rakenteellisista elementeistä, jotka on liitetty päät kolmioksi, kattamaan suuren matkan " [9] .
Ristikot ovat laajalti käytössä nykyaikaisessa rakentamisessa, pääasiassa suurten jännevälien peittämiseen käytettyjen materiaalien kulutuksen vähentämiseksi ja rakenteiden keventämiseksi, esimerkiksi rakennettaessa suurijänteisiä rakenteita, kuten siltoja , teollisuusrakennusten ristikkojärjestelmiä, urheilutiloja jne. sekä pienten kevyiden rakennus- ja koristerakenteiden rakentamisessa : paviljongit , näyttämörakenteet , markiisit ja podiumit ;
Lentokoneen runko, laivan runko, auton kantava runko (paitsi yksinkertaisena palkkina toimivat avoimet korit ) , linja-auto tai dieselveturi, vaunun runko sprengelillä - näkökulmasta materiaalien lujuudesta , ne ovat ristikoita (vaikka niillä ei olisi runkoa sellaisenaan - ristikkorakenne tässä tapauksessa muodostaa lävistyksiä ja vahvikkeita, jotka vahvistavat pintaa), vastaavasti lujuuslaskelmissaan käytetään sopivia menetelmiä [10] .
Amerikkalainen arkkitehti Itiel Town suunnitteli ristikkoristikon vaihtoehdoksi raskaille puusilloille. Sen vuosina 1820 ja 1835 patentoidussa suunnittelussa on käytetty helposti käsiteltäviä lankkuja, jotka on järjestetty vinottain lyhyin väliin, jolloin ne muodostavat ristikon.
Kaksi Bostonin rautatieinsinööriä, Caleb Pratt ja hänen poikansa Thomas Willis Pratt [11] patentoivat Prattin ristikon vuonna 1844 . Suunnittelussa pystyelementit toimivat puristuksessa ja diagonaalielementit jännityksessä. Pratt-ristikkorakenne pysyi suosittuna siirtymisen jälkeen puusta rautaan ja raudasta teräkseen. Vakiokorkeudella tasaisella ristikolla Pratt-kokoonpano on yleensä tehokkain staattisen pystysuoran kuormituksen alaisena.
Vuonna 1844 D. I. Zhuravsky aloitti Gau-järjestelmän ristikkoristikkojen siltojen ominaisuuksien tutkimisen P. P. Melnikovin [12] toimesta , ja vuonna 1856 hän kehitti teoriansa diagonaaliristikkojen laskemisesta ja totesi ensimmäisenä leikkausvoiman olemassaolon. jännityksiä taivutuksessa.
F. S. Yasinsky kehitti vuonna 1893 menetelmän terässiltarakenteiden puristettujen elementtien laskemiseen ja kehitti tilallisia taitettuja rakenteita Pietarin rautateiden työpajojen lattioille.
Raskaita ristikoita, joissa on kaksiseinämäiset osiot (kaksi kulmakiveä solmussa), käytetään yli 350-400 tonnin hihnoissa ; pääsääntöisesti nämä ovat: suurijänteiset siltojen ristikot , hallien nosturit ja muut suuret rakenteet, lentokoneiden kokoonpanoliikkeet, laivanrakennusvajat nostureilla . Nämä rakenteet havaitsevat dynaamisia kuormituksia, joten niiden nivelet on suunniteltu niiteille tai lujille pulteille.
Työskentely avaruudessaTasainen ristikko, jonka tangot sijaitsevat yhdessä tasossa, havaitsee kuormitukset vain yhdessä tasossa - pystysuorassa tilaristikko muodostaa "tilapalkin" ja havaitsee kuormitukset mihin tahansa suuntaan. Avaruusristikko koostuu litteistä ristikkopinnoista, jotka kiinnitetään muihin rakennuksen runko- osiin kannattimella .
Maatila- ja ristikkorakenteet on jaettu seuraaviin:
Tarkoituksen mukaan maatilat jaetaan [14] :
ja muut rakenteet.
Toteutusmateriaalin mukaan maatilat jaetaan:
Joskus erilaisia materiaaleja yhdistetään kaikkien niiden ominaisuuksien järkevimpään käyttöön.
Ristikot voivat olla kaksi- ja kolmihihnaisia, joissa harvoissa tapauksissa on etuja kahteen hihnaan verrattuna: niillä on korkea vaakatasossa tapahtuvan taipumisen ja vääntökestävyys , mikä poistaa tarpeen asentaa lisäliitoksia ja lisää puristetun ääriviivan vakautta. ristikosta.
Ristikon ulkomuodon ääriviivan luonteesta (hihnojen tyypistä) riippuen ristikoilla on tietyt pituus- ja korkeusmitat sekä kaltevuus [15] :
Hihnan tyyppi | Ristikon jänneväli (pituus), L, m |
Ristikon korkeus, H, m |
Maatilavyöhykkeen kaltevuus, i, % |
Kaavio |
---|---|---|---|---|
Sparushnye | 36 | 1/10…1/12 L | — | |
Rinnakkainen | 24-120 | 1/8…1/12 L | jopa 1,5 % | Maatila on nelikulmainen yhdensuuntaisilla hihnoilla. Ristikko on nelikulmainen yhdensuuntaisilla hihnoilla ja kalteva. Tila on nelikulmainen, ja siinä on ei-rinnakkaiset hihnat. |
kalastaa | 48-100 | 1/7…1/8 L | — | |
Monikulmio (monikulmio) | 36-96 | 1/7…1/8 L | — | Tila on monikulmio (monikulmio). |
Parabolinen (segmentaalinen) | 36-96 | 1/7…1/8 L | — | |
Puolisuunnikkaan muotoinen | 24-48 | 1/6…1/8 L | 8,0…10,0 % | Tila on viisikulmainen (suunnikkaan muotoinen). |
kolmion muotoinen | 18-36 | 1/4…1/6 litraa | 2,5…3,0 % | Ristikko on kolmion muotoinen ja alahihna katkennut. Maatila on kolmion muotoinen ja alahihna katkennut (vaihtoehto 2). Ristikko on kolmion muotoinen suoralla alahihnalla, epäsymmetrinen. Ristikko on kolmion muotoinen ja siinä on suora alajänne. |
Yleensä kylpy- ja kalalajeja käytetään julkisissa rakennuksissa, rinnakkaisilla hihnoilla - teollisuudessa [15] .
Ristikon optimaalinen korkeus vähimmäismassan ja maksimijäykkyyden olosuhteiden mukaan saadaan ristikon korkeuden suhteella jänneväliin - {{{1}}} , mutta tällä suhteella ristikot ovat hankalat asentaa. ja kuljetus ja yliarvioida rakennusten volyymi [15] .
Hilan tyyppiRistikon ristikkotyyppi [15] :
Hilan tyyppi | Kuvaus | Kaavio |
---|---|---|
ylittää | Ristihila toimii vain jännityksessä, joten sitä käytetään ristikoissa, jotka toimivat etumerkkimuuttuvalla kuormalla. | |
Diagonaalinen | Käytetään matalilla tiloilla | Ristikon ristikko on vino ja nousevat kannattimet.
|
Puoli diagonaali | — | |
Rombinen | Rombinen hila on eräänlainen kolmion muotoinen hila. | |
kolmion muotoinen | — | Tilan ristikko on kolmion muotoinen. Ristikon ristikko on kolmion muotoinen pystytuilla. Ristikon ristikko on kolmion muotoinen pystytuilla ja riipuksilla. |
Sprengelnaya | — | Ristikon ristikko on diagonaalinen nousevilla kannattimilla ja ristikoilla. Ristikon ristikko on diagonaalinen, ja siinä on laskeutuvat kannattimet ja ristikot. Tilan ristikko on kolmion muotoinen sprengeleillä. |
Tukien rationaalinen kulma ristikkohihnoihin nähden on 45°.
Diagonaalista ristikkoa käytetään välilattioissa hyödynnettävän lattian luomiseksi ristikkotilaan tai tekniseen lattiaan; sen haittana on teräksen lisääntynyt kulutus johtuen merkittävistä taivutusmomenteista hihnoissa ja telineissä [15] .
TukityyppiRistikoilla, kuten palkkeilla , voi olla erilaisia tukirakenteita (tuen tyyppejä). Ristikon laskentakaavio voi olla staattisesti määrätty tai määrittelemätön , mikä määrää ristikon tukisolmujen suunnittelun: saranoitu tai jäykkä tuki.
Tukityypin mukaan ristikot jaetaan:
Ristikot voidaan tukea ristikoilla, pylväillä tai seinillä.
Tukireaktioiden suuntaan:
Teräsrakenteiden ryhmät teräslaatujen valintaa varten:
Ensimmäisessä ryhmässä hyväksytään teräs, jonka laatu on vähintään C255, muille - C245.
Osion tyyppiTeräsristikot suunnitellaan poikkileikkaustyypin mukaan valssatuista profiileista:
Rakenteellisesti mikä tahansa maatila koostuu elementeistä: hihnasta, telineestä, tuesta , sprengelistä ( tukituki ).
Ristikon hihna havaitsee pituussuuntaiset kuormat, ristikko - poikittaissuuntaiset; ristikko toimii tukielementtinä, joka pienentää tukituen tai ristikon tukien ja kannattimien arvioitua pituutta.
Puutiloja järjestetään:
Ripustuvien ristikon jalkoja tukevat keskeltä tukikannattimet, jotka nousevat ristikon yläosaan ja samalla ylläpitää kiristyksiä ripustuskauluksella . Päätuen ripustusjärjestelmä on vanhin rationaalisen puuristikon muoto; suurilla jänteillä, ylimääräiset päätuet ripustetaan tukien ja jalkojen leikkauspisteisiin.
Ristikon elementtien profiilityyppi [16] :
Käytettäessä avoprofiileja (kulma, kanava, I-palkki jne. ) ristikon päissä on vahvistettu laippa [17] tai erityiset paksunnukset - sipulit [16] .
VyötPalkkien kiinnitystä varten ristikon ylähihnaan asennetaan kulma, jossa on pulttien reiät.
Teräsbetonilattialaattoja tuettaessa ristikon yläjänne vahvistetaan levyillä, joiden paksuus on t, mm:
Suurille jänneväleille (yli 12 m) ja tarvittaessa jänteiden poikkileikkauksen muuttamiseen suunnitellaan rakoja. Hihnakatkot tehdään yleensä solmujen ulkopuolelle kulman työn helpottamiseksi, hihnat peitetään kulmista tai levyistä tulevilla päällysteillä. Hihnojen liittäminen solmuun on mahdollista pienellä vaivalla. Koskettavia jänteitä siirretään korkeudeltaan enintään 1,5 % taivutusmomentin välttämiseksi, mikä otetaan huomioon laskelmissa.
LiitäntätiivisteetAvoimen tyypin profiilit pareittain suurilla pituuksilla voivat toimia erillään toisistaan (puristettuna ne voivat taipua eri suuntiin), joten niiden suuremman vakauden varmistamiseksi yhdessä työskennellessä tiivisteet - krakkauslaitteet asennetaan.
Jos ristikon parillisten elementtien (hihnat, telineet ja kannattimet) pituus ylittää 40 r puristuksessa ja 80 r jännityksessä, missä r on mikä tahansa profiiliosan pyörimissäde , tällaiset elementit liitetään toisiaan pitkin lisävälikkeet - krutonkeja. Yli 90 mm :n profiilileveydellä krakkareita ei asenneta kiinteästi, vaan ne revitään kahdeksi kapeaksi nauhaksi teräksen säästämiseksi [18] .
kulmatRistikon elementit voidaan liittää yhteen päästä päähän tai liitoslevyn kulman kautta .
Kulmien paksuus riippuu ristikkoelementeissä olevista voimista ja sen oletetaan olevan sama kaikille elementeille, mutta suurijänteisissä ristikoissa kannatuskulman paksuus saa olla 2 mm suurempi ja se otetaan teräkselle. C38 / 23 taulukon mukaan: [19]
Arvioitu voima, t | 15 asti | 16-25 | 26-40 | 41-60 | 61-100 | 101-140 | 141-180 | 181-220 | 221-260 | 261-300 | 300-380 | 500 asti |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Kierteen paksuus, mm | 6 | kahdeksan | kymmenen | 12 | neljätoista | 16 | kahdeksantoista | kaksikymmentä | 22 | 25 | 28 | 32 |
Muiden terästen kuin C238 / 23 osalta on sallittua vähentää kulmien paksuutta kertomalla kertoimella 2100 / R, missä R on teräksen mitoitusvastus.
Jos useita sauvoja kiinnitetään mielivaltaisesti saranoihin , ne pyörivät satunnaisesti toistensa ympäri, ja tällainen rakenne on, kuten rakennemekaniikassa sanotaan, "muutettavissa", eli jos painat sitä, se taittuu kuten seinät tulitikkurasiasta. Jos teet tangoista tavallisen kolmion, rakenne kehittyy vain, jos yksi sauvoista on rikki tai revitty irti muista, tällainen rakenne on jo "muuttumaton".
Ristikon rakenne sisältää nämä kolmiot. Sekä torninosturin puomi että monimutkaiset tuet koostuvat pienistä ja suurista kolmioista. Koska mitkä tahansa tangot toimivat paremmin puristusjännityksessä kuin katkaisussa, kuormitetaan ristikkoa tankojen risteyskohdissa.
Itse asiassa ristikkotangot on yleensä kytketty toisiinsa ei saranoiden kautta, vaan jäykästi. Eli jos mitkä tahansa kaksi tankoa leikataan irti muusta rakenteesta, ne eivät pyöri toistensa suhteen, mutta yksinkertaisimmissa laskelmissa tämä jätetään huomiotta ja oletetaan, että siinä on sarana.
Maatilojen laskemiseen on valtava määrä yksinkertaisia ja monimutkaisia tapoja [20] ; nämä ovat analyyttisiä menetelmiä ja voimakaavioita. Analyyttiset menetelmät perustuvat ristikon katkaisun esimerkkiin, yksi yksinkertaisimmista on laskenta "läpiosan" tai "leikkaussolmujen" ( saranoiden kiertotangot ) -menetelmällä . Tämä menetelmä on universaali ja sopii kaikille staattisesti määritellyille tiloille. Laskemista varten kaikki tilalla vaikuttavat voimat vähennetään sen solmuihin. Laskennassa on kaksi vaihtoehtoa.
Ensinnäkin tukien reaktiot löydetään käyttämällä tavanomaisia staattisia menetelmiä (tasapainoyhtälöiden laatiminen), sitten otetaan huomioon mikä tahansa solmu, jossa vain kaksi sauvaa konvergoi. Solmu on henkisesti erotettu ristikosta ja korvaa leikattujen tankojen toiminnan niiden reaktioilla, jotka on suunnattu solmusta. Tässä tapauksessa pätee merkkien sääntö - jännitetyllä tangolla on positiivinen voima. Konvergentin voimajärjestelmän tasapainotilasta ( kaksi yhtälöä projektioissa) määritetään sauvojen voimat, sitten tarkastellaan seuraavaa solmua, jossa taas on vain kaksi tuntematonta voimaa, ja niin edelleen, kunnes voimat kaikki tangot löytyvät.
Toinen tapa ei ole määrittää tukien reaktioita, vaan korvata tuet tukitangoilla ja leikata sitten kaikki solmut (luku n ) ja kirjoittaa kullekin kaksi tasapainoyhtälöä. Seuraavaksi ratkaistaan 2n yhtälöjärjestelmä ja löydetään kaikki 2n voimat, mukaan lukien tukitankojen voimat (tukireaktiot). Staattisesti määrätyillä tiloilla järjestelmän on suljettava.
Solmujen leikkaamismenetelmällä on yksi merkittävä haittapuoli - virheiden kerääntyminen solmujen tasapainon peräkkäisessä tarkasteluprosessissa tai lineaarisen yhtälöjärjestelmän matriisin mittojen kirous, jos globaali yhtälöjärjestelmä kootaan koko maatila. Tämä puute on riistetty Ritter-menetelmästä [21] . On myös arkaainen graafinen laskentamenetelmä - Maxwell-Cremona -kaavio , joka on kuitenkin hyödyllinen oppimisprosessissa. Nykyaikainen käytäntö käyttää tietokoneohjelmia, joista suurin osa perustuu solmuleikkausmenetelmään tai elementtimenetelmään . Joskus laskelmissa käytetään Gennebergin tankojen vaihtomenetelmää [22] ja mahdollisten siirtymien periaatetta [23] .
Arvioidut elementtien pituudetRistikon elementtien (painteet, tuet ja kannattimet) lasketut pituudet otetaan yhtä suureksi kuin elementin pituus kerrottuna pituuden vähennyskertoimella μ [24] :
Suunnitteludokumentaatiossa erotetaan kaksi suunnitteluvaihetta: "P" (suunnitteludokumentaatio) ja "R" (työdokumentaatio). "P"-vaiheessa suunnitellaan ristikon yleinen geometria, joka osoittaa elementtien sisäiset voimat ja geometriset mitat. Työluonnos koostuu kahdesta osasta: Selvitys ja suunnittelijan tekemät piirustukset KM-laadusta (metallirakenteet), joiden perusteella suunnitteluosaston suunnitteluosasto tekee piirustukset KMD-laadusta (metallirakenteet, yksityiskohdat). valmistaja, ottaen huomioon materiaalien saatavuuden (valssattu teräs jne.) sekä laitoksen ja asennusorganisaation tekniset mahdollisuudet ja rajoitukset (suunnittelumekanismit: hitsauskoneet jne.; asennusmekanismit: nosturit, nostimet jne.) .
KM-tuotemerkin piirustukset sisältävätTyöpiirustukset tehdään erityisessä merkkijärjestelmässä.
Bank of China Tower Hongkongissa .
HSBC Bankin päärakennuksessa Hongkongissa on näkyvä ristikkorakenne.
Sillan alla oleva tukirakenne en:Auckland Harbour Bridge .
Auckland Harbour Bridge Watchman Islandilla , sen länsipuolella.
Queen-pylvään ristikkokattoosa, katso en:Timber kattoristikko .
Lattiaa kantava ristikkotila The Woodlands Mallissa .
Sähkölinjan tuki.
![]() | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |