Ферма Шухова

Вероятно, многим известны ажурные башни знаменитого русского инженера В. Г. Шухова , составленные из отрезков образующих прямых отсеков гиперболоидов вращения. По коникам очерчены обводы некоторых частей самолетов, обводы судов, мостовые фермы, элементы многих деталей машин. По коникам совершают движение наши космические корабли. [c.63]

Среди разнообразных конструкций парообразователей наибольшее распространение получили вертикальные котлы (типа котлов системы Шухова) с жаровой камерой, пересечённой горизонтальными или наклонными (под углом 3—7° к горизонту) кипятильными трубами, а также вертикальные и горизонтальные котлы с дымогарными трубами горизонтальные котлы применяются (наряду с вертикальными) для передвижных кормозапарников. Для стационарных запарников на крупных отечественных фермах рекомендуется применять вертикальные котлы системы Шу- [c.200]

По всей видимости, еще до 1890 г. Шуховым были созданы исключительно легкие арочные конструкции с тонкими наклонными затяжками. Способ обеспечения несущей способности этих арочных ферм принципиально отличается от применявшихся ранее, т. е. общее [c.12]

Применение горизонтальных затяжек в арочных конструкциях для восприятия горизонтальных распирающих усилий, или распора, в арках общеизвестно. Отличительной особенностью предложенных В. Г. Шуховым конструкций арочных ферм было применение наклонных тяг, которые увеличивали жесткость арок. Тяги работали и рассчитывались только на растяжение, имели вследствие этого небольшое поперечное сечение и не утяжеляли конструкции. [c.55]

Работа предложенных арочных ферм совершенно отличается от работы аналогичных ферм с применением жесткой решетки. Дело в том, что в разработанных Шуховым арочных конструкциях наклонные тяги, выполненные из гибких стальных стержней, могли воспринимать только усилия растяжения. При возникновении в них сжимающих усилий они должны терять устойчивость или выпучиться, другими словами, выключиться из работы конструкции. [c.55]

Предложенные В. Г. Шуховым арочные фермы с тягами являются первыми арочными конструкциями покрытия с односторонними выключающимися связями. Они предшествовали появлению целого ряда сводчатых и арочных конструкций легких покрытий. Принципы расчета и проектирования арочных конструкций с системой гибких затяжек В. Г. Шухов изложил в своей теории расчета арочных ферм (1.9). [c.55]

При проектировании стропильных покрытий главные задачи связаны с решением вопросов об использовании той или другой системы ферм, выборе числа ее узлов или панелей, расположении прогонов и. наконец, об определении расстояний между фермами. Все эти вопросы были рассмотрены В. Г. Шуховым, включая и вопрос выбора очертания верхнего пояса в случае арочных ферм с гибкими тягами. С решением этого комплекса вопросов выполнялась основная задача проектировщиков по снижению материалоемкости или минимизации веса покрытия. [c.55]

Прежде всего на примере наиболее простого случая — арочной фермы с тремя тягами (рис. 95) — В. Г. Шухов разработал методы определения усилий в ее элементах, включая определение моментов в верхнем поясе. При определении продольных усилий было сделано допущение, что в места прикрепления растянутых тяг врезаны шарниры. После этого задача была решена в общем виде для арочных ферм с произвольным числом растянутых элементов — тяг. Как работает арочная система Шухова, наглядно представлено на рис. 96. [c.55]

Последуем рассуждениям В. Г. Шухова при решении этой задачи. Допустим, что в предложенных арочных конструкциях все односторонние связи являются двусторонними, т. е. элементами, способными воспринимать как растяжение, так и сжатие. В этом случае рассматриваемые арочные фермы независимо от количества гибких тяг будут являться один раз статически неопределимыми системами. Вследствие этого из обычных условий статики можно составить уравнения моментов, число которых на одно меньше количества тяг. Говоря по-другому, число уравнений должно быть меньше, чем количество неизвестных усилий. Для того чтобы определить усилия в элементах арочных ферм, необходимо наличие еще одного условия. [c.55]

Однако при реальной работе предложенной В. Г. Шуховым конструкции арочной фермы, как уже отмечалось выше, гибкая тяга не может работать на сжатие. Поэтому при реальных загружениях фермы в одной из тяг возникает сжатие, и она выпучивается. Таким образом, одна из связей выключается из работы конструкции. В этот момент рассматриваемая система становится статически определимой, и ее дальнейший расчет значительно упрощается, так как число неизвестных и число уравнений статики одинаково. Определение места выключения связей в таких системах является наиболее важным и ответственным моментом расчета конструкций с односторонними связями. При современных способах расчета конструкций с односторонними выключающимися связями на ЭВМ производится перебор всех возможных вариантов загружения с поочередным исключением из работы связей, в которых возникают усилия сжатия. В результате этого находят систему, в которой все гибкие связи работают на растяжение. [c.57]

В. Г. Шухов предложил определить места выключения связей, исходя из простого геометрического рассмотрения системы при различных загружениях и в зависимости от местоположения примыканий наклонных тяг к арке. В результате этого рассмотрения из системы исключались лишние связи. Затем для определения растягивающих усилий в тягах можно также на основе геометрических пропорций составить уравнения моментов в количестве, равном числу оставшихся растянутых связей или количеству неизвестных. Получение таким образом во всех тягах растягивающих усилий является подтверждением правильности определения места выключения связей. После определения усилий в тягах можно вычислить момент в произвольном сечении верхнего пояса, составив уравнение моментов относительно этого сечения. Предложенный В. Г. Шуховым геометрический способ определения усилий в арочных конструкциях, по мнению последующих исследователей выгодно отличается простотой и достаточной точностью и может применяться в практических расчетах и в настоящее время. Анализируя очертания верхнего пояса арочных ферм, В. Г. Шухов наряду с прямолинейными элементами рассматривал арки кругового и параболического очертания. Исходя из критерия получения минимальных напряжений в верхнем поясе арочной фермы или в конечном счете из минимальных абсолютных величин изгибающих моментов, были определены и рекомендованы оптимальные места прикрепления наклонных растянутых элементов к арке. При этом была показана эффективность установки наклонных тяг. Так, в случае параболической арки с тремя тягами, расположенными наивыгоднейшим образом, абсолютное значение изгибающего момента почти в три раза меньше, чем в арках, имеющих только одну горизонтальную затяжку. Предварительно аналитически было доказано, что места оптимального прикрепления наклонных тяг для арок с тремя затяжками расположены примерно в третях пролета арки. [c.57]

При исследовании арочных конструкций с системой гибких затяжек следует обратить внимание на решение отдельных деталей и сопряжений. В первую очередь речь пойдет о растянутых элементах — тягах. Их присоединение обычно осуществлялось при помощи болта или заклепки к полке металлического профиля арки или посредством промежуточного элемента — фасонки из листовой стали. В случае применения древесины для верхнего пояса арочной фермы или при использовании дощатых сводов предусматривались дополнительные мероприятия, предотвращающие местные разрушения древесины от смятия в местах присоединения тяг. При сетчатом решении покрытия тяги прикреплялись в узлах сетки. Для обеспечения необходимого натяжения и предотвращения провисания тяги были снабжены стяжными муфтами (рис. 65). Однако часто в реализованных арочных конструкциях Шухова, например в покрытии ГУМа в Москве (рис. 104), стяжные муфты отсутствуют. В то же время тяги имеют необходимое равновесное натяжение. Для объяснения причины такого явления недостаточно сослаться на точность изготовления элемента и монтажа конструкции. Можно с достаточной точностью предположить, что В. Г. Шухов использовал возможность натяжения всех наклонных тяг путем предварительного напряжения, которое создается благодаря податливости опор арок и изменения вследствие этого длины горизонтальной затяжки. [c.58]

Для восприятия горизонтального усилия-распора, возникающего в своде,устанавливались горизонтальные затяжки из круглой стали. Затяжки выполнялись с определенным шагом по длине свода. Изгибная жесткость свода могла изменяться в зависимости от толщины досок свода и их количества. Кроме того, при относительно больших пролетах дощатые своды Шухова усиливались наклонными стальными стержнями-тягами, располагаемыми с тем же шагом, что и горизонтальные затяжки в плоскости поперечного сечения свода. Подбор поперечных сечений-тяг и их необходимого количества производился при помощи разработанной В. Г. Шуховым теории арочных ферм с произвольным числом наклонных тяг (1.9). [c.75]

В. Г. Шухов является одним из пионеров применения металлодеревянных конструкций. Начиная с дощатых сводов с металлическими затяжками арочных ферм с растянутыми металлическими стержнями, он разработал и широко применял обычные плоские конструкции, в которых древесина в растянутых элементах заменялась на металл. Тем самым повышалась несущая способность конструкции без увеличения веса и. кроме того, уменьшался расход высококачественной древесины, необходимой для изготовления растянутых элементов. Металлодеревянные конструкции используются до настоящего времени для покрытия промышленных цехов и других сооружений, что способствует значительному уменьшению расхода стали. На рис. 144 показан пример применения металлодеревянных конструкций В. Г. Шуховым для устройства подмостей при монтаже бункера для торфа пятой ленинградской электростанции (1929 г.). [c.77]

Мост с ездой по верху (с фермами шпренгельного типа) в Нижнем Новгороде. Рукописный расчет Шухова, 1895 г. (Архив Российской Академии наук, 1508-1-47, [c.136]

В это же время Шухов руководил восстановлением трехпролетного моста (длина пролета 75 м). Два из трех пролетных строений находились в воде. Центральная часть моста могла быть поднята и отремонтирована. Крайние пролетные строения были так разрушены, что требовалась их замена на новые. После окончания ремонтных работ в центральной части на нее были надвинуты боковые (крайние) пролетные строения и на имеющихся деревянных подмостях изготавливались новые фермы. Была получена общая симметрия по форме и очертанию новых и старых ферм, что придало мосту новый единый облик. Совершенно другая ситуация сложилась с двухпролетным мостом со старым и новым (не принадлежит Шухову) пролетными строениями, которые отличаются друг от друга как по очертанию, так и по виду решеток (рис. 299). При сравнении первоначальных ферм и заново возведенных на месте разрушенных отчетливо видно, что недостаток квалифицированной рабочей силы и стремление к минимальному сроку строительства способствовали (несмотря на то что работы выполнялись под руководством Шухова) упрощению и унификации ферм и элементов несущих конструкций (рис. 299). Применение унифицированных поперечных сечений элементов как следствие стандартизации привело к тому, что легкость и выразительность прежних мостов были утеряны. [c.147]

Уже в ранних мостах Шухова, где он широко применял комбинированные фермы, чувствуется четкое понимание восприятия нагрузок конструкцией при выборе всей несущей системы и формы ее отдельных элементов. В результате достигалась архитектурная выразительность моста. К сожалению, эта четкая взаимосвязь у мостов, построенных впоследствии, была утеряна. [c.149]

Содержание печатных трудов В. Г. Шухова тесно связано с его практической инженерной деятельностью ( Насосы прямого действия , 1894 г. Стропила. Изыскание рациональных типов прямолинейных стропильных ферм и теория арочных ферм , 1897, и др.). [c.905]

Замечание 1. Существуют фермы, у которых к каждому узлу присоединены более двух стержней. Папример, на рис. 4 изображена конструкция (сетчатая ферма В.Г.Шухова), к каждому узлу которой подходит по три стержня. Диагональные стержни расположены в разных плоскостях и не пересекаются. [c.15]

Здесь развивается идея В. Г. Шухова (покрытие ГУМа в Москве) о раскреплении гибкой арки такой системой предварительно напряженных вантовых затяжек, которая заставляет работать арку подобно ферме с весьма небольшими изгибающими моментами [44, 63]. [c.8]

Выложенные камнем опоры моста всегда казались одинаковыми. Для устройства кессонного основания была разработана деревометаллическая конструкция кессонов. Сжатый воздух производился с помощью шуховских паровых котлов, которые были особенно удобны для передвижных конструкций благодаря компактности и малому весу. Многие из разработанных Шуховым методов производства и монтажа были впервые опробованы в мостостроении. Мостовые фермы были полностью последовательно изготовлены на берегах реки, а зимой с помощью установленных на льду деревянных лесов одна за другой выводились на проектное положение. Леса были сконструированы таким образом, что их можно было легко и просто [c.12]

В 1895 г. Шухов подал заявку на получение патента по сетчатым покрытиям (см. статью Р. Грефе Сетчатые покрытия ). При этом имелись в виду сетки из полосовой и уголковой стали с ромбовидными ячейками. Из них изготавливались большепролетные легкие висячие покрытия и сетчатые своды. Разработка этих сетчатых покрытий ознаменовала собой создание совершенно нового типа несущей конструкции. Работающие на растяжение висячие покрытия встречались прежде лишь в отдельных экспериментах и сооружениях. Шухов впервые придал висячему покрытию законченную форму пространственной конструкции, которая была вновь использована лишь спустя десятилетия. Даже по сравнению с высокоразвитой к тому времени конструкцией металлических сводов его сетчатые своды, образованные только из одного типа стержневого элемента, представляли собой значительный шаг вперед. Христиан Шедлих в своем основополагающем исследовании металлических строительных конструкций XIX в. в связи с этим отмечает следующее Конструкции Шухова завершают усилия инженеров XIX столетия в создании оригинальной металлической конструкции и одновременно указывают путь далеко в XX век. Они знаменуют собой значительный прогресс опирающаяся на основные и вспомогательные элементы стержневая решетка традиционных для того времени пространственных ферм была заменена сетью равноценных конструктивных элементов . После первых опытных построек (два сетчатых свода в 1890 г., висячее покрытие в 1894 г.) Шухов во время Всероссийской выставки в Нижнем Новгороде впервые представил на суд общественности свои новые конструкции перекрытий. Фирма Бари построила в общей сложности восемь выставочных павильонов достаточно внушительных размеров и отдала их в аренду участникам выставки. Четыре павильона были с висячими покрытиями, четыре других — с цилиндрическими сетчатыми сводами. Кроме того, один из залов с сетчатым висячим покрытием имел в центре висячее покрытие из тонкой жести (мембрану), чего никогда раньше в строительстае не применялось. Фирма Бари подвергла себя немалому финансовому риску, поскольку имевшегося в распоряжении времени для проектирования и строительства было очень мало, а нужно было развеято все сомнения относительно прочности и надежности перекрытий. Последнее удалось доказать при проверке перекрытий во время снежной зимы 1895—1896 гг. [c.12]

В первые годы после революции, несмотря на все трудности, должны были быть проведены значительные ремонтно-восстановительные работы. С какой находчивостью, изобретательностью и самоотверженностью работал в это время Шухов, можно судить по немногим случайно сохранившимся документам. Еще во время гражданской войны (1918—1921 гг.) были начаты работы по восстановлению разрушенных железнодорожных мостов. Не было квалифицированных рабочих, отсутствовало самое необходимое оборудование. Нехватка металла в стране вынудила принять следующее решение в труднейших условиях поднять обрушенные мостовые фермы и по возможности отремонтировать их. Из железнодорожных рельсов и стволов деревьев строились всломогательные краны, целые фермы волоком передвигались по льду рек, чтобы заменить те, которые невозможно было восстановить (см. статью Р. Вагнер Мостостроение ). Люди, которых Шухову удалось при этом обучить, и созданные под его руководством монтажные мастерские образовали впоследствии ядро государственной организации по восстановлению мостов . Другим приме-ром-разносторонней деятельности Шухова в условиях того времени явилось строительство специально спроектированной системы водоснабжения по деревянным трубам для г. Москвы (1.18) (рис. 145, 146). Творчество Шухова после революции известно лишь в общих чертах и досконально пока не изучено (см. статью Ф. Шухова Деятельность В. Г. Шухова после Октябрьской революции ). В 1928 г. Мосмаштрест выпустил плакат, содержащий впечатляющие показатели работы завода Парострой с 1917—1918 гг. (рис. 14) . За этот период были построены и изготовлены различного рода резервуары, перекрытия, мостовые конструкции, буровые скважины и трубопроводы, гиперболоидные водонапорные башни, газгольдеры, опоры магистральных трубопроводов, краны и многое другое. [c.16]

В своей основе арочные фермы В. Г. Шухова имели жесткий верхний пояс — арку, который изготавливали из стали или древесины. Для увеличения изгиб-ной жесткости верхний пояс часто выполняли в виде сквозной арки. Такое решение, например, было применено в покрытии вь]Ставочного павильона в Нижнем Новгороде (рис. 93, 94). Арка верхнего пояса была выполнена из двух ветвей уголкового профиля, соединенных между собой треугольной решеткой. Арка имела полуциркульную форму, а точнее — форму ломаной линии, вписанной в окружность каждая арка состояла из четырнадцати монтажных секций. Здание выставочного павильона было трехпролетное. Все три пролета здания имели арочные покрытия с системой гибких затяжек. Использование сквозного йерхне-го пояса арочной фермы позволило создать большую изгибную жесткость и сохранить легкость конструкции. Для покрытия Нижегородского выставочного павильона были применены арочные фермы с четырьмя наклонными растянутыми стержневыми элементами — тягами. Эти гибкие тяги, или затяжки, были выполнены из круглой стали и крепились к нижней ветви арки при помощи листовых фасонок. [c.55]

Позже эти арочные конструкции Шухова были применены и развиты другими инженерами и архитекторами. В 1916 г. при строительстве ангара из железобетона французский архитектор Фрезине использовал для опалубки арки параболического очертания, которые были усилены при. омощи гибких тяг (рис. 106). Чтобы избежать выпучивания арки в начале бетонирования из-за большой нагрузки, в нижней части было предусмотрено большее количество затяжек. Согласно монографии Ковельмана посвященной теории арочных ферм, в те годы, когда В. Г. Шухов начал применять арочные конструкции, еще не были найдены элементарные способы расчета стержневых систем подобного типа. Это, на наш взгляд, лишь подчеркивает значимость проведенных Шуховым исследований. Разработанный им метод расчета, как указывалось выше, имел некоторые допущения, в частности принятие шарниров в местах прикрепления наклонных тяг. Однако принятое допущение приводило к получению несколько завышенных значений изгибающих моментов в арке и в конечном счете к небольшому запасу прочности. [c.60]

Для перекрытия указанных пролетов В. Шухов применял множество различных конструктивных форм стропил. Преимущественное использование получили треугольные фермы, что объясняется типом применяемой кровли, и компональные фермы, характерные для перекрытия больших пролетов, так как очертание ферм соответствует эпюре изгибающих моментов (в этом случае достигается значительная экономия стали). В плоских конструкциях В. Шухова встречаются практически все известные системы решеток ферм от простой треугольной и раскосной до шпренгельных. Можно с уверенностью сказать, что в данном случае параллельно с выполнением заказов по проектированию производственных зданий велся поиск наиболее оптимальных конструкций. [c.61]

Другой филигранно выполненный мост Шухов построил на территории Коноваловской текстильной фабрики в 1990 г. Мост служил для транспортировки мотков готовой продукции из цехов в складские помещения. Его несущая конструкция состояла из двух однопролетных ферм с пролетом 17 м. Элегантность сооружения была достигнута Шуховым за счет уменьшения собственного веса фермы благодаря применению нижнего пояса параболической формы, который подпирал верхний пояс (рис. 269, 270). Необходимую жесткость под местной нагрузкой обеспечивали диагональные элементы. [c.137]

При пролетах до 64 м применялись фермы с параллельными поясами. Для больших пролетов Шухов использовал фермы попупарабопического очертания, например двухпролетный мост с длиной пролета 77 м (рис. 278). В этом случае решающим условием также являлся минимальный расход материала. Несмотря на полуторакратное увеличение пролета, по расчетам Шухова, собственный вес фермы полупараболическо-го очертания по сравнению с фермами с параллельными поясами возрастал лишь до 10%. Известно, что с увеличением длины пролета увеличивается собствен-, ный вес моста, в то время как нагрузка от транспорта остается постоянной. При больших пролетах собственный вес конструкции воспринимается криволинейным верхним поясом. Поскольку ферма с таким поясом имеет большую высоту только в средней части, то по сравнению с фермами с параллельными поясами здесь расход материала меньше. Сохранившиеся фотоснимки строительства мостов такого типа показывают, что метод их возведения схож с современным поточным методом строительства. Пролетные строения мостов собирались (на заклепках) полностью из отдельных ферм на дамбах, которые позже образовывали въездной пандус к мосту. В качестве подъемного механизма для стальных частей использовался портальный кран, который мог передвигаться вдоль ферм. Изготовление ферм осуществлялось одновременно с возведением оснований, опорных быков и подпорных стен в летнее время. На образовавшейся зимой на реке несущей корке льда между двумя быками устанавливали деревянные леса, по которым отдельные блоки моста могли быть перетянуты с берега на свое окончательное проектное положение. Сроки установки и разборки деревянных лесов были четко определены в календарном плане строительства, так как эти работы должны были быть завершены до таяния льдов и первого ледохода. [c.140]

В заключение остановимся еще на одном важном для проектирования и строительства железнодорожных линий аспекте подхода Шухова. Шухов мог упростить выбор наиболее подходящей к данному ландшафту конструкции путем стандартизации отдельных видов и форм ферм для железнодорожных мостов, выполненной с учетом различной топографии местности. При этом применение различных систем в одном мосте или в ряде мостов одной железнодорожной линии позволяло внести разнообразие в оформление конструкции. Шухов проектировал и строил мосты во время расцвета российской школы мостостроения, у истоков которой стояли такие замечательные инженеры, как Н.А. Белелюбский, Е.О. Патон, Г.П. Передерий и Л.Д. Проскуряков и др.1°> Блестящие работы представителей этой школы в наибольшей степени проявились при строительстве железнодорожных мостов Транссибирской магистрали (рис. 280—296). Шухов, несомненно, пользовался отработанными решениями в мостостроении, ставшими уже своего рода типовыми, привнося более высокую эффективность использования материала. Его мосты настолько хорошо вписывались в великолепный ряд лучших творений отечественного мостостроения, что часто его авторству приписывали мосты, которые он не строил. Разработанные Шуховым фермы нашли многостороннее применение при строительстве российской сети железных дорог, возводимых до конца первого десятилетия нынешнего столетия. [c.144]

Интересен неосуществленный проект трехпролетного покрытия Казанского вокзала, 1911 — 1940 гг., архитектор А. В. Щусев. Центральный пролет дебаркадера (55 м) перекрывается системой трехшарнирных арочных ферм (высота в коньке 24 м). Ажурная торцевая металлическая стенка-ферма обеспечивает жесткость всего здания в целом в поперечном направлении, а в продольном направлении это достигается с помощью массивных бетонных порталов между арками (инженер А. Ф. Лолейт), служащих одновременно средством сообщения между нефами. По своим параметрам и конструктивной системе этот проект относится к числу лучших покрытий того времени. Удачно найденные пропорции центральных и боковых арок, разнообразие фактурных и цветовых сочетаний (бетон, металл, стекло), хорошая композиция и объемно-пространственное решение позволяют говорить о высоких технических и архитектурных достоинствах этой работы В. Г. Шухова. Научный уровень внес В. Г. Шухов в разработку такого типа сооружений, как учебные здания Комисса-ровское техническое училище, 1891 — 1892 гг., архитектор М. К. Гепп.енер реконструкция Московского училища живописи, ваяния и зодчества, архитектор Н. С. Курдюков Высшие женские курсы, 1910— 1913 гг., архитектор С. У. Соловьев и др. Он создает просторные аудитории и картинные галереи с верхним светом, легкие, стремительные лестницы, активно внедряя металлические конструкции и стекло в интерьеры зданий. В. Г. Шухов принимает участие в создании конструкций сцены и перекрытия Московского Художественного театра — очага духовной жизни Москвы, а также университетской обсерватории. [c.155]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...