Conférence numéro 9.
Portées de poutres avec fermes en treillis.
Les fermes se distinguent par le type de trajet - en haut et en bas. Les fermes sont principalement utilisées dans la construction de ponts ferroviaires, beaucoup moins souvent dans la construction de ponts routiers.
Il est difficile d'établir les limites de l'utilisation rationnelle des exploitations agricoles, car. cela dépend de nombreux facteurs (hauteur du bâtiment, exigences architecturales, méthode d'installation, etc.). Cependant, dans les petites portées (jusqu'à 30 ... 40 m), les fermes en treillis ne sont pas pratiques, car la complexité et le coût de leur fabrication sont nettement plus élevés que les poutres à paroi pleine.
Pour les chemins de fer à poutres des ponts de 44 à 132 m existent projets standards structures de portée sous forme de fermes avec un tour ci-dessous.
Pour les ponts routiers à poutres, les fermes conviennent pour des portées de plus de 150 ... 200 m, car jusqu'à ces longueurs de réseau superstructures presque entièrement remplacées par des poutres à parois pleines.
Dans les structures à travée en treillis, au lieu d'une tôle murale, un treillis discret est disposé, dont les éléments, avec les cordes, doivent former une structure géométriquement immuable
Les éléments structurels de la ferme sont représentés sur la figure.
Dans les fermes au transfert de charge nodale tous les éléments fonctionnent principalement sur forces axiales, ce qui permet une meilleure utilisation des propriétés de résistance du matériau. C'est leur principal avantage.
Dans les ponts de tous usages, les travées de treillis de poutres peuvent être divisées, continues et en porte-à-faux.
Les principaux paramètres de la travée du réseau sont:
Portée estimée lp (distance entre les points d'appui) ;
Hauteur du treillis h1 (distance entre les axes géométriques des membrures) ;
Panneau en treillis d (distance entre les centres des nœuds adjacents de la courroie d'entraînement);
L'angle d'inclinaison des entretoises par rapport à la verticale α (tg α=d/h1) ;
La distance entre les axes des fermes principales B.
Dans notre pays, la longueur de la portée calculée de la ferme lp est généralement attribuée à un multiple de la longueur du panneau d. Dans le même temps, d=11 m dans les ponts ferroviaires et d=21 (10,5) m dans les ponts routiers.
La longueur du panneau d peut être choisie arbitrairement, il est souhaitable de n'avoir qu'un treillis régulier. Il convient de tenir compte du fait que les paramètres de disposition du treillis (d et h1) sont interconnectés, et à une hauteur donnée du treillis, la longueur du panneau doit être telle qu'elle fournisse un angle α entre 30⁰…50⁰.
La hauteur de la ferme lorsqu'elle monte sur le dessus est déterminée par les exigences de rigidité verticale et d'économie. La plus faible intensité de métal de la ferme dans le chemin de fer. les ponts sont réalisés à la hauteur des fermes h1=(1/5…1/7)lр, cependant, lors de la conduite sur le dessus de la ferme, ils la rendent généralement plus basse - h1=(1/7…1/9)lр .
Dans les ponts routiers, prendre la hauteur des fermes h1=(1/8…1/12)lp pour les travées divisées. Pour les fermes continues h1=(1/10…1/14)lp.
En milieu urbain, la hauteur et la configuration des fermes sont soumises à des exigences architecturales. La désignation de la hauteur des fermes doit également tenir compte de l'unification, de la normalisation lors de la production en usine, ainsi que des conditions de transport et d'installation des structures.
La distance B entre les axes des fermes principales à travers le pont, comme les structures à parois pleines, est déterminée par la conception du tablier du pont, la stabilité transversale de la superstructure, sa rigidité horizontale et des considérations économiques.
La stabilité latérale peut être augmentée en abaissant la hauteur de la ferme au-dessus des supports ou en installant des pièces de support qui perçoivent des réactions de support négatives.
Selon les exigences de rigidité horizontale, il est recommandé d'attribuer une distance entre les fermes avec une course au-dessus d'au moins (1/16…1/20)lp. En règle générale, pour les superstructures à voie unique avec une conduite sur le dessus, une distance entre les fermes de 2 ... 2,2 m est attribuée.Avec un tablier de pont sans ballast, une cage à poutres de la chaussée est agencée. Dans ce cas, la charge du matériel roulant est transmise à travers le tablier du pont aux poutres longitudinales, qui transfèrent la charge à travers les poutres transversales aux nœuds de la courroie d'entraînement.
Une superstructure avec un dessus porteur sans cage de poutre est plus simple et plus légère qu'avec une cage, mais ses membrures supérieures de roulement fonctionnent en compression axiale avec une flexion locale à l'application de la charge hors nœud, ce qui nécessite une augmentation des sections des membrures supérieures et la masse des fermes principales, ou pour réduire la longueur du panneau.
Lors de la conduite sur le dessus, le volume des supports de maçonnerie est considérablement réduit, mais une grande hauteur de construction lors du chevauchement de travées navigables est un inconvénient important. Par conséquent, dans les travées navigables, les superstructures avec une conduite en dessous sont le plus souvent utilisées.
Dans les superstructures avec passage par le bas, les poteaux d'extrémité et les éléments des membrures supérieures qui leur sont adjacents sont généralement exclus, car. ils ne portent pas de charges verticales. Le contour de la ferme avec une descente sur la façade a la forme d'un trapèze.
La distance entre les axes des fermes avec conduite par le bas doit être augmentée. Pour les ponts à voie unique, il est de 5,6 ... 5,8 m, de sorte que les fermes sont situées en dehors du dégagement des bâtiments. Pour les grandes portées, cette distance est également déterminée par la stabilité latérale et la rigidité horizontale, qui se contentent dans la plupart des cas d'une distance entre fermes (1/20…1/25)lð.
La hauteur économiquement avantageuse des fermes de ce type est de (1/5…1/7)lр dans les ponts ferroviaires et de (1/6…1/10)lр dans les ponts routiers.
Selon les conditions d'emplacement des entretoises transversales et des entretoises longitudinales supérieures en dehors du dégagement des bâtiments, la hauteur minimale des fermes est de 8 ... 8,5 m.
La hauteur peut être augmentée en fonction des conditions d'assurance de la rigidité verticale, de l'unification des dimensions d'une série de portées et de considérations esthétiques.
Dans le cas où la hauteur économiquement avantageuse des fermes principales est insuffisante pour installer les entretoises longitudinales supérieures, des portées sont utilisées. Type ouvert similaire aux superstructures à parois pleines avec descente (TP 563). Dans ceux-ci, les liaisons longitudinales manquantes sont remplacées par des demi-cadres rigides formés de poutres transversales, de crémaillères et de suspensions des fermes principales.
Les membrures supérieures des superstructures ouvertes fonctionnent dans des conditions défavorables - comme des tiges comprimées, protégées des déplacements transversaux par des liaisons élastiques aux endroits où les demi-châssis sont installés.
Avec une rigidité insuffisante des demi-cadres, les structures de travée se sont effondrées en raison de la perte de stabilité des ceintures de ferme comprimées.
Dans les structures à travées avec passage par le bas, les longueurs des éléments de traverses longitudinales augmentent, car la distance entre les fermes est plus grande et la disposition des traverses, réalisées sous forme de cadres à traverses traversantes ou à parois pleines, devient plus compliquée. La ferme des entretoises longitudinales supérieures transfère la charge horizontale à travers les entretoises transversales de support (portiques) aux pièces de support. Par conséquent, les portiques portent une charge beaucoup plus importante que les traverses intermédiaires et sont assez rigides. Les portiques sont placés dans le plan des entretoises de support.
La charge transversale des liens longitudinaux inférieurs est transférée directement aux pièces de support.
Lors de la conduite en descente, une chaussée est également agencée sous la forme d'une cage à poutres, dans laquelle les poutres longitudinales sont combinées en construction spatiale propre système de connexions. Les poutres transversales sont fixées aux nœuds des membrures inférieures des fermes.
L'emplacement des poutres de la chaussée peut être effectué à la fois au même niveau et à différents niveaux, ce que l'on appelle la disposition des étages.
Les travées de poutres avec des fermes traversantes trouvent une utilisation dans les grands ponts et hors classe. Dans les fermes avec transfert de charge nodale, tous les éléments travaillent principalement sur les forces axiales, ce qui permet de mieux utiliser les propriétés de résistance du matériau. Les travées de poutres avec des fermes traversantes sont divisées en fractions, continues et en porte-à-faux, avec un trajet d'en bas et d'en haut.
Une structure de travée à poutres avec passage sous un pont ferroviaire à voie unique se compose de deux fermes principales, combinées en une structure spatiale par un système de contreventements longitudinaux et transversaux (Fig. 6.18, 6.19).
Les fermes principales des superstructures métalliques sont constituées d'éléments des membrures supérieures et inférieures et du treillis: entretoises, crémaillères et cintres (Fig. 6.18).
Les fermes traversantes ont différents contours de ceintures et de systèmes de treillis (Fig. 6.19). Fermes à ceintures polygonales lors de la descente, ils ont une ceinture polygonale supérieure (Fig. 6.19, une), et lors de la conduite en haut - en bas (Fig. 6.19, b). Fermes à bandes parallèles(Fig. 6.19, c, g) sont plus rationnels, ont une intensité de main-d'œuvre et un coût de fabrication et d'installation inférieurs, mais 2 à 5% de masse d'acier en plus que les fermes précédentes.
Riz. 6.18. Superstructure avec un tour ci-dessous : 1
- portique; 2
- tirants longitudinaux supérieurs ; 3
- liens croisés ; 4
- la ceinture supérieure de la ferme ; 5
- entretoise des tirants longitudinaux supérieurs ; 6
- suspension; 7
- la ceinture inférieure de la ferme ; 8
- attelle;
9
- supporter; 10
- poutre longitudinale de la chaussée ; 11
- poutre transversale ; 12
- liaisons longitudinales de la chaussée ; 13
– tirants de ferme longitudinaux inférieurs
Riz. 6.19. Schémas des principales fermes : un B - avec ceintures polygonales; c, d-à courroies parallèles
Le treillis en treillis se compose de contreventements, de crémaillères et de suspentes (Fig. 6.18). Les fermes principales ont des treillis diagonaux, rhombiques, triangulaires et en treillis (Fig. 6.20).
Riz. 6.20. Schémas de treillis en treillis : un B - diagonale avec accolades descendantes et ascendantes ; v- semi-diagonale ; g- à contreventements multiples ; ré- rhombique ; e, w- rhombique avec semi-suspensions et semi-crémaillères ; ce- bridé ;
À- triangulaire avec accolades ascendantes ; l, m- triangulaire avec crémaillères et pendentifs ; n- multi-réseaux ; P- à deux réseaux ; R- traverser; Avec– double triangulaire avec semi-suspensions et semi-piliers
Les principaux paramètres de la ferme sont illustrés à la fig. 6.21.
Dans les conceptions modernes des structures de travée des ponts ferroviaires, la longueur de travée estimée est de 33 à 110 m, un multiple de 11 m, ainsi que de 127,4 ; 144,8 et 158,4 m. La hauteur de la ferme principale est
= (1/5¸1/7) l p, mais pas moins de 8,5 m, qui est défini à partir des conditions de la consommation minimale d'acier, de la rigidité requise de la ferme et du dégagement des bâtiments. La longueur du panneau est prise = 5,5¸11 m. La distance entre les axes des fermes principales est prise Avec= (1/20¸1/25) l p des conditions pour assurer la rigidité horizontale et la stabilité contre le renversement de la superstructure. Selon les dimensions globales pour les superstructures ferroviaires à voie unique Avec 5,7 m
Riz. 6.21. Les principaux paramètres de la ferme: une– vue dans l'axe du pont ; b- planifier;
v– vue dans l'axe du pont ; - durée estimée ; – longueur du panneau ; - la hauteur de la ferme ; - la distance entre les axes des fermes principales ; - la distance entre les axes des longerons de la chaussée
Éléments de la ferme. Dans les structures modernes des structures de travée, deux types de sections sont utilisés: en forme de boîte et Forme en H(Fig. 6.22) .
Riz. 6.22. Coupes des éléments de la ferme principale : a–g- en forme de boîte ;
et– en forme de H
Les dimensions des sections des éléments sont attribuées en fonction des forces en vigueur, de la nuance d'acier, des exigences de la technologie de fabrication, de l'installation et de l'exploitation. La hauteur des sections des éléments ne dépasse pas 1/15 de leur longueur, et la largeur est prise à partir de la condition de flexibilité approximativement égale dans et hors du plan de la ferme.
chaussée se compose de poutres longitudinales et transversales, liaisons entre les poutres longitudinales et le tablier du pont. L'emplacement des poutres de la chaussée est au même niveau et à des niveaux différents. Les poutres longitudinales sont utilisées dans les fermes modernes profilées en I soudées avec une hauteur (1/5¸1/7) de leur portée (Fig. 6.23).
Riz. 6.23. La conception de la poutre longitudinale de la chaussée de la ferme: une– vue selon l'axe de la travée ; b- plan de faisceau ; v– plan des liaisons horizontales ; 1 – la Coupe transversale poutres ; 2 - coin pour attacher les liens; 3 - contreventement ; 4 - raidisseur ; 5 - coin de fixation de la poutre longitudinale à la transversale ; 6 , 10 - "poisson"; 7 – trous pour boulons; 8 - entretoise ; 9 - des trous; 11 – diagonale
Les poutres transversales sont fixées aux éléments des fermes principales avec des boulons à haute résistance à l'aide de coins verticaux et de goussets triangulaires (Fig. 6.24).
tablier de pont les travées ferroviaires avec fermes sont utilisées sur des traverses en bois ou en métal, des dalles en béton armé sans ballast (Fig. 6.25). Les charges du tablier du pont sont transférées aux poutres longitudinales, puis aux poutres transversales et aux fermes principales. Les poutres fonctionnent dans un virage. La déformation des membrures des fermes principales provoque une tension dans les poutres longitudinales lors de la conduite vers le bas et une compression lors de la conduite vers le haut, et dans les poutres transversales - flexion dans le plan horizontal.
Riz. 6.24. La conception de la fixation de la poutre transversale aux éléments de la ferme principale: 1 - trous pour la fixation de la poutre longitudinale ; 2 - coin vertical de fixation ; 3 - un gousset ("hachette") pour fixer un coin à une poutre transversale ; HL - feuille horizontale; VL - feuille verticale; F - gousset; VN - superposition verticale ; – épaisseur de l'élément
Riz. 6.25. Tablier de pont avec dalle en béton armé sans ballast :
1
- garde-corps ; 2
- abri; 3
- trottoir; 4
- rail; 5
- contre-angle ; 6
- dalle en béton armé ; 7
- console
Nœuds de ferme principaux costume boulonné d'une autre façon(Fig. 6.26) . Dans les ponts ferroviaires, en règle générale, des nœuds sur des superpositions en forme sont utilisés. Des goussets appariés recouvrent tous les éléments de la ferme depuis l'extérieur et centrent les axes des éléments convergeant vers le nœud (Fig. 6.26).
Riz. 6.26. Types de nœuds de la ferme principale : une- inférieur (H), supérieur (B) et moyen (C);
b- avec goussets ; v- avec goussets-inserts; 1
- feuille en forme nodale ; 2
- plaque de couche
Les travées typiques avec un trajet en dessous ont une portée de conception de 33,0 ; 44,0 ; 55,0 ; 66,0 ; 77,0 88,0 ; 110,0 m et divisé en trois séries (GTM, 1989). Les superstructures typiques avec un tour sur le dessus ont des portées de conception de 44,0 ; 55,0 et 66,0 m.
6.6. Portée continue du faisceau
bâtiments avec fermes
Les portées de poutres continues diffèrent des portées divisées par des moments de flexion positifs et des déviations plus petits. Dans les travées continues, on utilise les mêmes types de caillebotis que dans les fermes fendues simples. Habituellement, des structures à deux et trois travées sont utilisées.
Les avantages des travées continues par rapport aux travées divisées sont les suivants : économies de métal avec de grandes portées ; grande rigidité verticale et horizontale; la possibilité de fournir des vitesses de déplacement élevées; réduction du volume des supports de maçonnerie ; application d'un ensemble articulé. Leurs principaux inconvénients sont les déplacements importants de l'extrémité de la travée lors du changement régime de température et une augmentation de la puissance de freinage.
Les portées typiques avec des fermes continues pour une voie ferrée avec un trajet par le bas ont des portées : 2 × 110 ; 2´132; 2´159 (Fig. 6.27), 110+132+110 et 132+154+132 m, et avec un tour au sommet - 2´55 et 2´65 m. conditions nord.
Riz. 6.27. Schémas de travées continues avec des fermes principales traversantes et un trajet par le bas : une- à deux travées ; b- à trois travées ; v- avec grille en treillis
L'avantage des portées continues typiques est que les éléments des fermes principales et des traverses, ainsi que les poutres de la chaussée, sont fabriqués en usine avec l'utilisation maximale de l'équipement disponible et des conducteurs des portées divisées standard. Dans le même temps, les connexions d'usine sont réalisées par soudage électrique et les connexions d'assemblage sont réalisées avec des boulons à haute résistance.
Les travées traversantes sont principalement utilisées pour couvrir des portées moyennes et grandes où les poutres à parois solides sont lourdes et complexes.
La ferme à tiges est, pour ainsi dire, le squelette d'une poutre - au lieu d'une feuille verticale continue du mur, un treillis de tiges est placé ici, dont les éléments, avec les cordes, forment un système géométriquement immuable. Dans les fermes à barres avec une charge nodale, tous les éléments travaillent sur les forces axiales centrales, ce qui permet d'utiliser rationnellement les zones de travail de leurs sections.
Cependant, avec de petites portées, les économies de métal ne sont pas réalisées ou sont insignifiantes en raison des excédents inévitables dans les sections transversales des barres, en raison des restrictions d'utilisation d'un petit nombre de produits laminés façonnés, de la nécessité de maintenir la flexibilité normalisée des tiges, etc. L'intensité de main-d'œuvre de la fabrication et le coût total des fermes de petite portée s'avèrent plus élevés que les poutres à paroi pleine.
Il n'est pas possible d'établir avec précision les limites de l'utilisation opportune des fermes traversantes, car elles dépendent de nombreuses conditions: l'état de la technologie de fabrication dans les usines, les conditions de transport et d'installation, la hauteur de construction, le système de pont, la qualité de l'acier. La solution du problème est déterminée à chaque fois par les conditions spécifiques de conception du pont.
Les ponts utilisent des travées traversantes avec des fermes fendues, continues et en porte-à-faux lors de la montée et de la descente (Fig. 95).
La superstructure la plus simple avec un manège sur le dessus (Fig. 96) se compose de deux fermes principales reliées par des entretoises longitudinales supérieures et inférieures, ainsi que des entretoises transversales de support et intermédiaires. Les liens longitudinaux sont formés comme des fermes horizontales : les ceintures des fermes principales leur servent de ceintures.
Les croisillons sont placés dans les plans des racks extrêmes et intermédiaires des fermes principales. La distance entre les nœuds adjacents de la ceinture en treillis s'appelle le panneau.
L'immuabilité géométrique de la travée, qui est une structure spatiale, est assurée par l'immuabilité de ses six faces planes : fermes principales, systèmes de croisillons longitudinaux supérieurs et inférieurs et porteurs.
La ferme des entretoises longitudinales supérieures transfère la charge horizontale reçue aux entretoises transversales de support, et cette dernière - à travers les pièces de support aux supports de pont. La charge horizontale des contreventements longitudinaux inférieurs est transférée directement aux parties portantes de la travée.
Les croisillons intermédiaires sont conçus pour aligner charge verticale entre les fermes principales avec leur chargement inégal et augmenter la résistance à la torsion de la travée. De plus, à technologie moderne assemblage de grandes superstructures sans échafaudage porteur (méthodes articulées ou semi-articulées), les entretoises intermédiaires doivent assurer l'invariabilité géométrique de la travée lors de son assemblage, lorsqu'un des systèmes d'entretoises d'appui fait défaut.
Les principales dimensions de la portée comprennent : la portée estimée je, hauteur de ferme h, mesurée entre les axes des membrures supérieure et inférieure, la distance entre fermes V, longueur du panneau ré et l'angle d'inclinaison des entretoises par rapport à la verticale a (Fig. 97, a).
Hauteur de la ferme principale h lorsque la conduite sur le dessus est déterminée, en règle générale, par les exigences de rigidité verticale et d'économie. Un indicateur de rigidité suffisante est la quantité de déviation de la ferme par rapport à la charge verticale temporaire normative. Pour les ponts ferroviaires, la flèche ne doit pas dépasser 1/800 je, et pour les ponts routiers - 1/400 je.
De nombreuses années de pratique de conception ont montré que les fermes de pont ferroviaire les plus économiques en termes de consommation de métal sont obtenues à leur hauteur hégal à (1/5 - 1/7) je.
Dans les ponts routiers, ce rapport varie de (1/5 - 1/10) je.
Dans certains cas, la hauteur des fermes lors de la conduite sur le dessus peut être réglée pour être inférieure afin de réduire la hauteur et le coût du remblai aux abords du pont.
La désignation de la hauteur des fermes peut également être soumise à la commodité de la préfabrication. Par exemple, pour des fermes de portées différentes, la hauteur peut être prise la même afin d'utiliser les mêmes équipements d'usine (gabarits, gabarits, etc.) pour la fabrication de leurs éléments.
En conditions urbaines, la hauteur des fermes des superstructures incluses dans le complexe de franchissement du pont est parfois déterminée par des considérations architecturales.
Distance entre les axes des fermes V dans les superstructures avec conduite sur le dessus dépend du nombre de voies (près des ponts ferroviaires), de la largeur de la chaussée et des trottoirs (près des ponts routiers et urbains), de la conception de la chaussée, ainsi que des exigences de stabilité des superstructures et la rigidité dans le plan horizontal.
Avec de petites portées de ponts pour voie unique chemin de fer(jusqu'à 30-35 m) et lors de la conduite sur des poutres de pont en bois tailles standards, posées directement sur les ceintures de fermes, la distance minimale entre les fermes peut être réglée de la même manière que pour les travées avec des murs pleins, c'est-à-dire 2,0-2,2 m.
Cependant, les membrures supérieures des fermes travailleront dans des conditions difficiles de compression et de flexion locale en raison de l'application de la charge hors nœud.
Longueur du panneau ré lors du repos des poutres du pont sur les ceintures de la ferme, elles essaient d'en affecter le moins possible afin de réduire le moment de flexion dans les ceintures, et la hauteur des ceintures supérieures est développée à (1/5 - 1/7) je, en tenant compte du travail des courroies en compression avec flexion.
Avec des portées supérieures à 35-40 m, il est nécessaire d'augmenter la distance entre les fermes pour assurer la stabilité de la portée et créer une rigidité suffisante dans le plan horizontal. La stabilité peut être assurée en plaçant, par exemple, les pièces de support à un niveau supérieur (Fig. 97, b) ou en utilisant des pièces de support qui peuvent percevoir des réactions négatives.
Selon les exigences de rigidité de la superstructure dans le plan horizontal, basées sur l'expérience des superstructures d'exploitation avec un tour sur le dessus, il est recommandé de régler la distance entre les fermes au moins (1/16 - 1/20) je.
Avec une distance entre les fermes allant jusqu'à 2,5 m, des poutres de pont en bois de hauteur accrue peuvent être utilisées. Avec une plus grande distance entre les fermes de la section poutres en bois s'avèrent déraisonnablement grands.
Dans ce cas, la superstructure est munie d'une cage à poutres, constituée de poutres transversales fixées aux nœuds des fermes principales et de poutres longitudinales reposant sur les poutres transversales (Fig. 98). Les poutres de pont standard sont posées sur des poutres longitudinales dont la distance est de 1,9 à 2 m. Dans une telle portée, la transmission nodale de la charge verticale aux fermes principales est assurée et les membrures fonctionnent sur les forces axiales.
L'angle d'inclinaison des contreventements par rapport à la verticale et dans les fermes dépend de la longueur du panneau et de la hauteur des fermes, par conséquent, lors de l'attribution de ces dimensions des fermes, il faut faire attention à l'inclinaison résultante du contreventement. A très angle aigu les efforts dans les entretoises et leur longueur diminuent, mais le nombre d'entretoises et leur longueur totale augmentent ; à mesure que l'angle augmente, les efforts dans les entretoises et leur longueur augmentent, ce qui entraîne une augmentation des sections des entretoises, cependant, le nombre et la longueur totale des entretoises sont réduits.
Le plus avantageux en termes de consommation de métal et pratique pour concevoir des unités est un angle proche de 40°. Les angles autorisés sont compris entre 30 et 50°. À d'autres valeurs de l'angle, les goussets nodaux sont trop hauts ou trop larges, la fixation des éléments s'avère peu constructive et la consommation de métal pour les entretoises et, en général, pour les fermes augmente.
Dans les conditions de notre pays avec la nature principalement plate des rivières, les superstructures avec un tour sur le dessus sont rarement utilisées pour bloquer les travées navigables du canal en raison de leur hauteur de construction élevée, qui détermine la hauteur totale du pont et ses approches. Portées plus souvent utilisées avec un passage en dessous, caractérisées par une faible hauteur de construction.
Pour les fermes de ces superstructures, il convient d'exclure les poteaux d'extrémité et les éléments des membrures supérieures qui leur sont adjacents, car ils ne travaillent pas pour une charge verticale. Le contour du contour de la ferme prend dans ce cas la forme d'un trapèze.
Une structure de travée avec un passage inférieur sous une voie ferrée à voie unique est formée de deux fermes principales reliées par des entretoises longitudinales supérieure et inférieure, des entretoises intermédiaires et de support (Fig. 99). La distance entre les axes des fermes ici doit être augmentée à 5,6-5,8 m, de sorte que les fermes soient situées en dehors des limites des bâtiments qui s'approchent. Pour les grandes portées, cette distance est également déterminée par les exigences de stabilité latérale et de rigidité horizontale.
La plus petite hauteur des fermes principales est déterminée à partir des conditions de placement des entretoises longitudinales et transversales supérieures en dehors du dégagement des bâtiments et est de 7,5 à 8,0 m.
Dans une structure de travée avec un roulement inférieur, les longueurs des éléments de contreventement longitudinaux augmentent et la disposition des contreventements transversaux devient plus compliquée. Les entretoises de support sont généralement placées dans les plans des entretoises extrêmes et sont formées sous la forme de cadres rigides, appelés portiques.
Des traverses intermédiaires sont disposées dans les plans de crémaillères ou de suspensions également sous forme de cadres à traverses traversantes ou pleines situées au-dessus du dégagement des bâtiments.
Les poutres longitudinales et transversales de la chaussée pour réduire la hauteur de construction sont généralement situées au même niveau.
Les poutres longitudinales à l'intérieur de chaque panneau sont en quelque sorte de petites superstructures. Ils sont reliés par des traverses longitudinales supérieures et transversales intermédiaires.
La consommation de métal de la chaussée (poutres longitudinales et transversales) représente une part importante de la consommation totale de métal de la travée. La plus petite consommation de métal par cage à poutres avec un trajet sur des poutres de pont en bois est obtenue avec une longueur de panneau de 5 à 6 m.
Dans de rares cas, avec de petites portées, la hauteur des fermes principales a été supposée inférieure à 7,5-8,0 m, ce qui exclut la possibilité d'installer des contreventements longitudinaux supérieurs.
Pour assurer la rigidité transversale des travées ouvertes (Fig. 100), les poutres transversales sont combinées avec des crémaillères en demi-cadres rigides, dont les barres transversales sont les poutres transversales.
Les membrures supérieures des fermes de telles superstructures travaillent dans des conditions très défavorables en tant que tiges comprimées, fixées élastiquement aux sites d'installation des demi-châssis. Avec une rigidité insuffisante des demi-châssis, des accidents de telles structures se sont produits en raison de la perte de stabilité des membrures supérieures.
Les structures de travées des ponts ferroviaires sont soumises à des forces de freinage importantes. Des forces de freinage sont appliquées aux poutres longitudinales et si les poutres ne sont pas fixées dans le sens longitudinal, elles se déplaceront le long de la portée, pliant les poutres transversales dans le plan horizontal. Pour éviter cela, des connexions de frein spéciales sont installées (Fig. 101), qui fixent les poutres longitudinales aux membrures des fermes principales et transfèrent les forces de freinage des poutres longitudinales aux nœuds des fermes principales. De plus, les forces de freinage des courroies sont transférées aux supports à travers les pièces de palier fixes.
Dans les ponts à plusieurs travées, sur chaque support intermédiaire, des pièces d'appui fixes sont généralement installées sous l'une des structures de travée et des pièces mobiles sous l'autre, afin de répartir plus uniformément la charge des forces de freinage entre les supports.
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Structures de travées avec fermes traversantes ils sont principalement utilisés pour les portées moyennes et grandes, où les poutres à parois pleines sont lourdes et complexes.
La ferme à tiges est, pour ainsi dire, le squelette d'une poutre - au lieu d'une feuille verticale continue du mur, un treillis de tiges est placé ici, dont les éléments, avec les cordes, forment un système géométriquement immuable. Dans les fermes à barres avec une charge nodale, tous les éléments travaillent sur les forces axiales centrales, ce qui permet d'utiliser rationnellement les zones de travail de leurs sections.
Cependant, avec de petites portées, les économies de métal ne sont pas réalisées ou sont insignifiantes en raison des excédents inévitables dans les sections transversales des barres, en raison des restrictions d'utilisation d'un petit nombre de produits laminés façonnés, de la nécessité de maintenir la flexibilité normalisée des tiges, etc. L'intensité de main-d'œuvre de la fabrication et le coût total des fermes de petite portée s'avèrent plus élevés que les poutres à paroi pleine.
Il n'est pas possible d'établir avec précision les limites de l'utilisation opportune des fermes traversantes, car elles dépendent de nombreuses conditions: l'état de la technologie de fabrication dans les usines, les conditions de transport et d'installation, la hauteur de construction, le système de pont, la qualité de l'acier. La solution du problème est déterminée à chaque fois par les conditions spécifiques de conception du pont.
Les ponts utilisent des travées traversantes avec des fermes fendues, continues et en porte-à-faux lors de la conduite sur et sous (Fig. 1).
Riz. 1 - Schémas des ponts à fermes traversantes
La superstructure la plus simple avec un tour sur le dessus (Fig. 2) se compose de deux fermes principales reliées par des entretoises longitudinales supérieure et inférieure, ainsi que des entretoises transversales de support et intermédiaires. Les liens longitudinaux sont formés comme des fermes horizontales : les ceintures des fermes principales leur servent de ceintures.
Riz. 2 - Schéma d'une superstructure avec un manège sur le dessus : 1 - éléments de traverses de support ; 2 - un réseau de liens longitudinaux supérieurs; 3 - éléments de la ferme principale; 4 - treillis de liens longitudinaux inférieurs; 5 - éléments de réticulations intermédiaires
Les croisillons sont placés dans les plans des racks extrêmes et intermédiaires des fermes principales. La distance entre les nœuds adjacents de la ceinture en treillis s'appelle le panneau.
L'immuabilité géométrique de la travée, qui est une structure spatiale, est assurée par l'immuabilité de ses six faces planes : fermes principales, systèmes de croisillons longitudinaux supérieurs et inférieurs et porteurs.
La ferme des entretoises longitudinales supérieures transfère la charge horizontale reçue aux entretoises transversales de support, et cette dernière - à travers les pièces de support aux supports de pont. La charge horizontale des contreventements longitudinaux inférieurs est transférée directement aux parties portantes de la travée.
Les entretoises intermédiaires sont conçues pour égaliser la charge verticale entre les fermes principales lorsqu'elles sont chargées différemment et augmenter la résistance à la torsion de la travée. De plus, avec la technologie moderne d'assemblage de grandes superstructures sans support d'échafaudage (méthodes articulées ou semi-articulées), les entretoises intermédiaires doivent assurer l'invariabilité géométrique de la travée lors de son assemblage, lorsqu'un des systèmes d'entretoises de support fait défaut.
Les principales dimensions de la portée comprennent : la portée estimée je, hauteur de ferme h, mesurée entre les axes des membrures supérieure et inférieure, distance entre fermes B, longueur de panneau d et angle d'inclinaison des entretoises par rapport à la verticale α (Fig. 3, a).
Riz. 3 - Les dimensions principales de la travée
La hauteur des fermes principales h lorsqu'elles roulent sur le dessus est déterminée, en règle générale, par les exigences de rigidité verticale et d'économie. Un indicateur de rigidité suffisante est la quantité de déviation de la ferme par rapport à la charge verticale temporaire normative. Pour les ponts ferroviaires, la flèche ne doit pas dépasser 1/800 je, et pour les ponts routiers - 1/400 je.
De nombreuses années de pratique de conception ont montré que la consommation de métal la plus économique des fermes de pont ferroviaire est obtenue avec leur hauteur h égale à (1/5 - 1/7) je.
Dans les ponts routiers, ce rapport varie de (1/5 - 1/10) je.
Dans certains cas, la hauteur des fermes lors de la conduite sur le dessus peut être réglée pour être inférieure afin de réduire la hauteur et le coût du remblai aux abords du pont.
La désignation de la hauteur des fermes peut également être soumise à la commodité de la préfabrication. Par exemple, pour des fermes de portées différentes, la hauteur peut être prise la même afin d'utiliser les mêmes équipements d'usine (gabarits, gabarits, etc.) pour la fabrication de leurs éléments.
En conditions urbaines, la hauteur des fermes des superstructures incluses dans le complexe de franchissement du pont est parfois déterminée par des considérations architecturales.
La distance entre les axes des fermes B dans les travées aériennes dépend du nombre de voies (près des ponts ferroviaires), de la largeur de la chaussée et des trottoirs (près des ponts autoroutiers et urbains), de la conception de la chaussée, ainsi que des exigences pour la stabilité des portées et la rigidité dans le plan horizontal.
Avec de petites portées de ponts pour une voie ferrée à voie unique (jusqu'à 30-35 m) et lors de la conduite sur des poutres de pont en bois de tailles standard, posées directement sur les courroies des fermes, la distance minimale entre les fermes peut être réglée de la même manière que pour les travées à parois pleines, c'est-à-dire 2,0-2,2 m.
Cependant, les membrures supérieures des fermes travailleront dans des conditions difficiles de compression et de flexion locale en raison de l'application de la charge hors nœud.
Lors du support des poutres du pont sur les ceintures de la ferme, ils essaient d'attribuer la longueur du panneau d aussi petite que possible afin de réduire le moment de flexion dans les ceintures, et la hauteur des ceintures supérieures est développée à (1 / 5 - 1 / 7) je, en tenant compte du travail des courroies en compression avec flexion.
Avec des portées supérieures à 35-40 m, il est nécessaire d'augmenter la distance entre les fermes pour assurer la stabilité de la portée et créer une rigidité suffisante dans le plan horizontal. La stabilité peut être assurée en plaçant, par exemple, les pièces de support à un niveau supérieur (Fig. 3, b) ou en utilisant des pièces de support qui peuvent percevoir des réactions négatives.
Selon les exigences de rigidité de la superstructure dans le plan horizontal, basées sur l'expérience des superstructures d'exploitation avec un tour sur le dessus, il est recommandé de régler la distance entre les fermes au moins (1/16 - 1/20) je.
Avec une distance entre les fermes allant jusqu'à 2,5 m, des poutres de pont en bois de hauteur accrue peuvent être utilisées. Avec une plus grande distance entre les fermes, les sections des poutres en bois s'avèrent prohibitives.
Dans ce cas, la superstructure est pourvue d'une cage à poutres, constituée de poutres transversales fixées aux nœuds des fermes principales et de poutres longitudinales reposant sur les poutres transversales (Fig. 4). Les poutres de pont standard sont posées sur des poutres longitudinales dont la distance est de 1,9 à 2 m. Dans une telle portée, la transmission nodale de la charge verticale aux fermes principales est assurée et les membrures fonctionnent sur les forces axiales.
Riz. 4 - Schéma d'une structure de travée avec une cage à poutres
L'angle d'inclinaison des contreventements par rapport à la verticale α dans les fermes dépend de la longueur du panneau et de la hauteur des fermes, par conséquent, lors de l'attribution de ces dimensions des fermes, il faut faire attention à l'inclinaison résultante du contreventement . A angle très aigu, les efforts dans les croisillons et leur longueur diminuent, mais le nombre de croisillons et leur longueur totale augmentent ; à mesure que l'angle augmente, les efforts dans les entretoises et leur longueur augmentent, ce qui entraîne une augmentation des sections des entretoises, cependant, le nombre et la longueur totale des entretoises sont réduits.
Le plus avantageux en termes de consommation de métal et pratique pour concevoir des unités est un angle proche de 40°. Les angles autorisés sont compris entre 30 et 50°. Aux autres valeurs de l'angle, les goussets nodaux sont trop hauts ou trop larges, la fixation des éléments s'avère peu constructive et la consommation de métal pour les entretoises et fermes en général augmente.
Dans les conditions de notre pays avec la nature principalement plate des rivières, les superstructures avec un tour sur le dessus sont rarement utilisées pour bloquer les travées navigables du canal en raison de leur hauteur de construction élevée, qui détermine la hauteur totale du pont et ses approches. Portées plus souvent utilisées avec un passage en dessous, caractérisées par une faible hauteur de construction.
Pour les fermes de ces superstructures, il convient d'exclure les poteaux d'extrémité et les éléments des membrures supérieures qui leur sont adjacents, car ils ne travaillent pas pour une charge verticale. Le contour du contour de la ferme prend dans ce cas la forme d'un trapèze.
La structure de travée avec passage inférieur sous une voie ferrée à voie unique est formée de deux fermes principales reliées par des entretoises longitudinales supérieure et inférieure, des entretoises intermédiaires et de support (Fig. 5). La distance entre les axes des fermes ici doit être augmentée à 5,6-5,8 m, de sorte que les fermes soient situées en dehors des limites des bâtiments qui s'approchent. Pour les grandes portées, cette distance est également déterminée par les exigences de stabilité latérale et de rigidité horizontale.
Riz. 5 - Superstructure avec un manège en dessous : 1 - portique ; 2 - diagonales des liaisons longitudinales ; 3 - entretoise de liens longitudinaux; 4 - la ceinture supérieure de la ferme; 5 - réticulations intermédiaires ; 6 - la ceinture inférieure de la ferme; 7 - poutre transversale; 8 - poutre longitudinale; 9-suspendu; 10 - entretoise; 11 - crémaillère; 12 - connexions longitudinales des poutres longitudinales
La plus petite hauteur des fermes principales est déterminée à partir des conditions de placement des entretoises longitudinales et transversales supérieures en dehors du dégagement des bâtiments et est de 7,5 à 8,0 m.
Dans une structure de travée avec un roulement inférieur, les longueurs des éléments de contreventement longitudinaux augmentent et la disposition des contreventements transversaux devient plus compliquée. Les traverses de support sont généralement placées dans les plans des entretoises extrêmes et sont formées sous la forme de cadres rigides, appelés portiques.
Des traverses intermédiaires sont disposées dans les plans de crémaillères ou de suspensions également sous forme de cadres à traverses traversantes ou pleines situées au-dessus du dégagement des bâtiments.
Les poutres longitudinales et transversales de la chaussée pour réduire la hauteur de construction sont généralement situées au même niveau.
Les poutres longitudinales à l'intérieur de chaque panneau sont en quelque sorte de petites superstructures. Ils sont reliés par des traverses longitudinales supérieures et transversales intermédiaires. La consommation de métal de la chaussée (poutres longitudinales et transversales) représente une part importante de la consommation totale de métal de la travée. La plus petite consommation de métal par cage à poutres avec un trajet sur des poutres de pont en bois est obtenue avec une longueur de panneau de 5 à 6 m.
Dans de rares cas, avec de petites portées, la hauteur des fermes principales a été supposée inférieure à 7,5-8,0 m, ce qui exclut la possibilité d'installer des contreventements longitudinaux supérieurs.
Pour assurer la rigidité transversale des travées ouvertes (Fig. 6), les poutres transversales sont combinées avec les crémaillères en demi-cadres rigides, dont les barres transversales sont les poutres transversales.
Riz. 6 - Superstructure de type ouvert avec un manège en bas
Les membrures supérieures des fermes de telles superstructures travaillent dans des conditions très défavorables en tant que tiges comprimées, fixées élastiquement aux sites d'installation des demi-châssis. Avec une rigidité insuffisante des demi-châssis, des accidents de telles structures se sont produits en raison de la perte de stabilité des membrures supérieures.
Les structures de travées des ponts ferroviaires sont soumises à des forces de freinage importantes. Des forces de freinage sont appliquées aux poutres longitudinales et si les poutres ne sont pas fixées dans le sens longitudinal, elles se déplaceront le long de la portée, pliant les poutres transversales dans le plan horizontal. Pour éviter cela, des connexions de frein spéciales sont installées (Fig. 7), qui fixent les poutres longitudinales aux membrures des fermes principales et transfèrent les forces de freinage des poutres longitudinales aux nœuds des fermes principales. De plus, les forces de freinage des courroies sont transférées aux supports à travers les pièces de palier fixes.
Riz. 7 - Maillons de frein : 1 - courroie en treillis ; 2 - éléments de biellettes de frein; 3 - poutres longitudinales; 4 - traverse
Dans les ponts à plusieurs travées, sur chaque support intermédiaire, des pièces d'appui fixes sont généralement installées sous l'une des structures de travée et des pièces mobiles sous l'autre, afin de répartir plus uniformément la charge des forces de freinage entre les supports.