Консольные балки и фермы – применение и преимущества

Консоль – это жесткий элемент конструкции, например, балка, закрепленная одним концом на общей вертикальной опоре, из которой она выступает. Она также может быть построена с помощью ферм, перекрытий или металлических балок. При воздействии структурной нагрузки консоль передает нагрузку на опору.

Консольная конструкция позволяет создавать нависающие конструкции без внешнего крепления, в отличие от конструкций, опирающихся на оба конца с нагрузкой, приложенной между опорами, таких как просто поддерживаемая балка.

В жилой архитектуре консольная конструкция часто используется для создания балконов и других пристроек над уровнем земли. Использование консольных конструкций также часто встречается в мостах и подобных проектах.

Содержание: [показать]

Что такое консольная балка?

Консольные балки – это элементы, которые поддерживаются на одном конце и несут нагрузку на другом конце или распределяются по неподдерживаемой части. Для того чтобы конструкция была статичной, опора должна быть неподвижной, что означает, что она может воспринимать силы и моменты во всех направлениях.

Верхняя половина толщины консольной балки подвергается растягивающему напряжению, стремящемуся удлинить волокна, а нижняя половина – сжимающему напряжению, стремящемуся раздавить их. Консольные балки могут выходить за пределы своих опор на расстояние, равное одной четвертой пролета между опорами.

Хорошим примером консольной балки является балкон. Балкон опирается только на один конец, остальная часть балки простирается над открытым пространством; с другой стороны ее ничто не поддерживает.

Консоли отклоняются больше, чем большинство других типов балок, потому что они поддерживаются только с одного конца. Это означает, что нагрузка передается на меньшую опору. Прогиб консольной балки может быть рассчитан несколькими различными способами, например, упрощенными уравнениями консольной балки или калькуляторами консольной балки и программным обеспечением.

Консольная балка Консольная балка

Что такое
такое консольная ферма?

Консольная ферма
ферма опирается только на одну сторону, которая спроектирована таким образом, чтобы быть намного
тяжелее, чем неподдерживаемая, поэтому даже добавление веса к неподдерживаемой стороне
не приводит к провисанию.

На сайте
Частями фермы являются хорды (верхняя и нижняя) и полотно.
В скатной ферме есть две верхние хорды. Части полотна в ферме
всегда находятся в оппозиции друг к другу, поэтому если одна из них находится в напряжении, то ее соседка
находится в сжатом состоянии.

Верхняя хорда всегда находится в сжатии, а нижняя – в
растяжение. Треугольники фермы могут иметь различные
конфигурации, каждая из которых, несомненно, имеет свои преимущества и недостатки, но
все они работают по одним и тем же общим принципам.

Консольная ферма Консольная ферма

Консольная ферма крыши

Консольная ферма крыши возникает в тех случаях, когда основная часть фермы выступает за пределы опоры. Все стандартные профили стропильных ферм могут быть консольными с одного или обоих концов. Конструктивная обработка консольной стропильной фермы меняется с увеличением расстояния между консолями.

Консольное полотно может быть добавлено для усиления нижнего пояса. Максимальное допустимое расстояние между консолями обычно ограничивается меньшим из двух значений: четвертью пролета точек установки или первой внутренней узловой точкой. В некоторых случаях консоль приводит к сжатию внешнего нижнего хорда, и может потребоваться боковая распорка.

Консольная ферма крыши Консольная ферма крыши

Преимущества
консольных балок и ферм

  • Консольная балка проста в конструкции.
  • Она не требует опоры на противоположной стороне.
  • Консольная конструкция создает отрицательный изгибающий момент, который противодействует положительному изгибающему моменту обратных пролетов.
  • Консольные фермы используют меньше материала.
  • Она обеспечивает большую высоту в центре, чем при использовании других типов ферм.
  • Консольная ферма легкая и имеет изящный внешний вид.
  • Отсутствие горизонтальной тяги и, следовательно, отсутствие необходимости в стяжках.
  • Особое преимущество консольной фермы для очень больших пролетов заключается в том, что она может быть возведена без лесов под центром, и в мостовых работах это считается ее единственным преимуществом.
  • Для кровельных платформ и трибун, где не требуется внешняя опора, это единственный тип фермы.
  • Наращивание с каждого конца позволяет вести строительство с минимальным нарушением навигации внизу.
  • Недостатки
    консольных балок и ферм

  • Утверждается, что консоль не является экономичным типом фермы.
  • Консольные конструкции сильно прогибаются.
  • Как правило, консольная конструкция приводит к большим моментам.
  • Консольная конструкция нуждается в неподвижной опоре или заднем пролете и проверке на подъем дальней опоры.
  • Консольные балки сохраняют свою форму за счет противодействия больших растягивающих и сжимающих сил, а также сдвига, поэтому они относительно массивны.
  • Применение

    1. Строительство зданий

    Существует
    консольные балки и фермы применяются в различных областях строительства
    например, консольные балки, несущие галерею, крышу, навес, взлетно-посадочную полосу
    для мостового крана, или часть здания над головой. Они используются в
    различных конструкциях, таких как солнечные навесы, стеллажи, большие залы, арсеналы и выставочные здания.
    здания

    Консольные балки в зданиях Консольные балки в зданиях

    2. Мостовые конструкции

    В мостостроении консольная конструкция применяется для больших пролетов в определенных местах, особенно при большой нагрузке. Например, мост Форт, Шотландия, состоит из трех консолей с двумя соединительными подвесными пролетами.

    Консольный ферменный мост Консольный ферменный мост

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: