Мостовые фермы

По схемам расчета все мостовые фермы – классические стержневые структуры, внутри которых распределяется нагрузка. Их особенность – неизменность геометрической структуры, узлы которой держатся на соединениях шарнирного типа. Уникальность любой мостовой сферы заключается именно в ее прочностных характеристиках, позволяющих конструкции сохранять свою целостность в любых эксплуатационных условиях. Нагрузки она испытывает предельно высокие. По этой причине конструктивно ферма – множество объединенных друг с другом треугольников. Такая форма позволяет добиться максимальной жесткости и прочности итоговой конструкции. Вся нагрузка, с учетом особенностей конструкции, направлена строго в места сочленений, что обусловлено высокой прочностью шарнирных сочленений на сжатие и меньшей – на излом. Этот же принцип позволяет мостовым фермам выдерживать существенные ветровые нагрузки без деформаций и разрушения конструкций.

Принципы классификации ферм

1. По формам и очертаниям: параллельные пояса, полигональные пояса, треугольные, сегментарные, трапециевидные.
2. По характеру решетчатых элементов: раскосные, полураскосные, ромбовидного или треугольного типов.
3. По конструктивным особенностям:

• Разрезной тип. Используется для монтажа конструкций в регионах с сомнительными геодезическими данными и там, где возможна просадка опорных грунтов;
• Классический тип – неразрезные. У них есть три весомых преимущества – прочность и жесткость конструкции, экономичность. По сравнению с разрезной разновидностью, позволяют монтировать пролеты большей длины без опасности их провисания;
• Консоли – используется этот тип исключительно при монтаже навесных конструкций.

4. По типу проезда: для езды понизу, посередине и сверху;
5. По типу опорных конструкций: на двух опорах, многоопорная, балочного и арочного типов, на вантах. Иногда используется рама, широко распространены комбинированные варианты.
6. Классификация по материалам, использованным для производства:

• В крайне редких случаях используются фермы из прочных сортов древесины – когда-то это был основной материал, но после появления металлопроката используются они в исчезающе редких случаях;
• Фермы из метала – основное конструктивное решение для мостов с длинными пролетами;
• Железобетонные фермы — сложные и массивные детали на основе армирования (металлического каркаса) и бетона.

Каждый тип ферм проектируется и разрабатывается под определенные эксплуатационные условия и нагрузки. В частности, для мостов традиционной считается трапециевидная форма с решетчатой структурой треугольного типа. Не менее распространен арочный вариант в сочетании с решеткой раскосного типа.

Основная идея использования и проектирования мостовых ферм – перекрытие больших межопорных пролетов с минимальным расходом материалов. При грамотном проектировании фермы позволяют существенно удешевить, упростить и ускорить процесс строительства, не жертвуя при этом сроком эксплуатации и прочностью готового изделия. Все грамотно спроектированные мостовые фермы обладают следующим комплексом преимуществ:

• Высокие показатели жесткости готовой конструкции;
• Уменьшенная потребность в материалах;
• Снижение себестоимости строительства;
• Простота «подгонки» ферм под любые типы мостового строительства – это также упрощает и удешевляет все работы;
• Возможность использования в различных климатических и сейсмических условиях.

Есть у ферм и свои недостатки:

• Их неразрезные типы крайне чувствительны к малейшим подвижкам опорных конструкций;
• Деформационные швы очень сложно просчитывать;
• Огромное количество схем расчета, среди которых нужно выбирать лишь те методики, которые действительно подходят под конкретные условия.

Фермы находятся на службе у строителей и проектировщиков более полутора веков, и за это время они своей актуальности не утратили. Более того, создание новых типов бетона, металлических сплавов, а также разработка новых типов ферменных конструкций, позволяет снова активно использовать их в строительной и проектной деятельности. Но и старые проектные решения активно используются и по сей день. К примеру, пешеходный мост около ТЦ «Вегас» построен с использованием неразрезной металлической фермы.