Wsparcie strukturalne
Podpora konstrukcyjna jest częścią budynku lub konstrukcji , która zapewnia niezbędną sztywność i wytrzymałość, aby przeciwstawić się siłom wewnętrznym (pionowe siły ciężkości i siły poprzeczne spowodowane wiatrem i trzęsieniami ziemi) i bezpiecznie poprowadzić je na ziemię. Obciążenia zewnętrzne (działania innych ciał), które działają na budynki, powodują siły wewnętrzne (siły i sprzężenia z resztą konstrukcji) w konstrukcjach wsporczych budynków. Podpory mogą znajdować się na końcu lub w dowolnym punkcie pośrednim wzdłuż konstrukcji elementu konstrukcyjnego lub części składowej budynku i nazywane są połączeniami, złączami lub utwierdzeniami.
Konstrukcje wsporcze budynków, bez względu na użyte materiały, muszą dawać dokładne i bezpieczne wyniki. Konstrukcja zależy w mniejszym stopniu od ciężaru i sztywności materiału, aw większym od geometrii zapewniającej stabilność. Niezależnie od warunków, w przypadku projektów połączeń wymagana jest określona sztywność. Rodzaj połączenia podpór ma wpływ na nośność każdego elementu tworzącego układ konstrukcyjny. Każdy warunek podparcia wpływa na zachowanie elementów, a tym samym na system. Konstrukcje mogą mieć rozpiętość poziomą systemy nośne (konstrukcje podłóg i dachów) lub pionowe systemy konstrukcji budynków (ściany, ramy, rdzenie itp.)
Struktura
Struktura jest niezbędna dla budynków, ale architektura jako idea nie wymaga struktury. Każdy budynek posiada zarówno konstrukcje nośne, jak i części nienośne. Elementy konstrukcyjne tworzą układy i przenoszą obciążenia działające na układy konstrukcyjne poprzez szereg elementów na grunt. Elementy konstrukcji budynku obejmują Linie ( belki , słupy , kable , ramy lub łuki , ramy przestrzenne , elementy powierzchniowe (ściany, płyty lub powłoki ) i Dowolne kształty.
Wymagania funkcjonalne konstrukcji zawężą możliwe formy, które można rozważyć. Inne czynniki, takie jak dostępność materiałów, warunki posadowienia, wymagania estetyczne i ograniczenia ekonomiczne również odgrywają ważną rolę w ustaleniu formy konstrukcyjnej. Układy konstrukcyjne lub wszystkie ich elementy i części uważa się za znajdujące się w równowadze, jeśli układy są początkowo w spoczynku i pozostają w spoczynku, gdy działa na nie układ sił i par. Nie są to aspekty modelu, które należy zgadywać. Aby móc analizować konstrukcję, należy mieć jasność co do sił, które mogą być dość skomplikowane.
Istnieją dwa rodzaje sił, siły zewnętrzne, które są działaniami innych ciał na rozważaną konstrukcję i siły wewnętrzne, które reszta konstrukcji wywiera na element lub część konstrukcji jako siły i pary. Wymagane jest niewielkie ugięcie lub luz, aby konstrukcja chroniła inne otaczające materiały przed tymi siłami.
Konstrukcja nośna
Istnieje pięć podstawowych wyidealizowanych typów konstrukcji nośnych, podzielonych na kategorie według typów ugięcia, które ograniczają: podpora rolkowa , kołkowa , stała , wieszakowa i prosta .
Podpory rolkowe
Podpora rolkowa umożliwia rozszerzanie się i kurczenie termiczne przęsła oraz zapobiega uszkodzeniom innych elementów konstrukcyjnych, takich jak podpora przegubowa. Typowym zastosowaniem podpór rolkowych są duże mosty. W inżynierii lądowej podpory rolkowe można zobaczyć na jednym końcu mostu.
Podpora rolkowa nie może zapobiegać ruchom translacyjnym w kierunku poziomym lub poprzecznym oraz wszelkim ruchom obrotowym, ale zapobiega translacji pionowej. Jego siła reakcji jest pojedynczą siłą liniową prostopadłą do powierzchni i od niej (w górę lub w dół). Zakłada się, że ten typ podpory jest w stanie oprzeć się normalnemu przemieszczeniu.
Mogą to być gumowe łożyska , wahacz lub zestaw kół zębatych pozwalających na ograniczenie ruchu bocznego. Na przykład konstrukcja na rolkach pozostaje w miejscu tak długo, jak długo musi się podtrzymywać. Gdy tylko obciążenie boczne naciska na konstrukcję, konstrukcja na wrotkach odtoczy się w odpowiedzi na siłę.
Przypięte wsparcie
Podpora przegubowa łączy jedyny środnik belki z dźwigarem zwanym połączeniem ścinanym. Podpora może wywierać siłę na pręt działającą w dowolnym kierunku i zapobiegać ruchom translacyjnym lub względnemu przemieszczeniu końców prętów we wszystkich kierunkach, ale nie może zapobiegać ruchom obrotowym . Jego siły reakcji to pojedyncze siły liniowe o nieznanym kierunku lub siły poziome i pionowe, które są składowymi pojedynczej siły o nieznanym kierunku.
Przypięta podpora jest jak ludzki łokieć. Można go prostować i zginać (obrót), ale nie można poruszać przedramieniem od lewej do prawej (translacja). Jedną z zalet podpór przegubowych jest brak wewnętrznych sił momentowych, a jedynie ich siła osiowa odgrywająca dużą rolę w ich projektowaniu. Jednak pojedyncza podpora przegubowa nie może całkowicie unieruchomić konstrukcji. Potrzebne są co najmniej dwie podpory, aby oprzeć się chwili. Stosowanie w kratownicach to jeden z częstych sposobów wykorzystania tego wsparcia.
Stałe wsparcie
Sztywne lub nieruchome podpory utrzymują zależność kątową między połączonymi elementami i zapewniają odporność zarówno na siłę, jak i na moment. Wywiera siły działające w dowolnym kierunku i zapobiega wszelkim ruchom translacyjnym (poziomym i pionowym) oraz wszelkim ruchom obrotowym pręta. Siły reakcji tych podpór są składowymi poziomymi i pionowymi wypadkowej liniowej ; chwila. Jest to sztywny rodzaj podpory lub połączenia. Zastosowanie podpory stałej jest korzystne, gdy możemy zastosować tylko podporę pojedynczą, a ludzie najczęściej używali tego typu jako jedynej podpory dla wspornika . Są one powszechne w połączeniach belek ze słupami odpornych na zginanie ram stalowych oraz w połączeniach belek, słupów i płyt w ramach betonowych.
Wsparcie wieszaka
Podpora wieszaka wywiera tylko siłę i zapobiega działaniu lub przesuwaniu elementu w kierunku wieszaka. Jednak ta podpora nie może zapobiec ruchowi translacyjnemu we wszystkich kierunkach i jakiemukolwiek ruchowi obrotowemu. Jest to jedna z najprostszych form konstrukcyjnych, w której elementy są w czystym napięciu. Konstrukcje tego typu obejmują zarówno proste konstrukcje z odciągami lub podporami, jak i duże mosty i systemy dachowe wsparte na linach.
Proste wsparcie
Prosta podpora to w zasadzie miejsce, w którym element konstrukcyjny spoczywa na konstrukcji zewnętrznej, tak jak w przypadku dwóch betonowych bloków, na których wierzchołkach spoczywa drewniana deska. Podpora ta jest podobna do podpory rolkowej w tym sensie, że ogranicza siły pionowe, ale nie siły poziome. Dlatego nie jest szeroko stosowany w rzeczywistych konstrukcjach, chyba że inżynier może być pewien, że element nie ulegnie translacji.
Odmiany wsparcia
| Nazwa | Schemat | Prosta postać | Dozwolony ruch | Reakcja | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pionowy | Poziomy | Obrót (moment) | Kierunek | Numer | |||
| Podpora rolkowa lub prosta (ruchoma). |
.svg) |
 |
NIE | Tak | Tak |
 |
1 |
 |
|||||||
| Wspornik przypinany lub zawiasowy |
.svg) |
 |
NIE | NIE | Tak |
 |
2 |
| Zawias środkowy (dla elementu osiowego) |
.svg) |
 |
NIE | NIE | Tak | 2 | |
| Stałe wsparcie |
.svg) |
 |
NIE | NIE | NIE |
 |
3 |
| Zawias środkowy (dla belki) |
.svg) |
NIE | Tak | NIE | 2 | ||