Невидимый конфликт

Вообще можно сказать, что усилия в раскосах больше, чем в соседних стойках, соответственно больше и их длина. Поэтому в случае применения относительно массивных и менее прочных материалов, какими являются дерево и железобетон, предпочтительны системы со сжатыми раскосами и растягиваемыми стойками.

А это как раз и есть система Гау-Журавского. Ее даже можно назвать «конструкцией XIX века». Сначала она появилась в Германии, но затем русский инженер Журавский разработал теорию расчета этой системы, что способствовало ее исключительно широкому распространению. Ее «рождение» продиктовано стремлением «вместить» все диагонали в узлы путем простого стыкования. Но такое соединение может передавать только сжатие. Поэтому раскосы дублируются «крест-накрест». В определенный момент работает только одна из них. Когда нагрузка изменяется так, что усилие из сжимающего становится растягивающим, в работу включается ее противоположно ориентированный двойник, причем тоже на сжатие. Растянутые стойки (они всегда подвергаются растяжению!) выполняют из стальных стержней круглого сечения, которые завершаются резьбой и гайками. Эти гайки предварительно затягивают для устранения люфтов, главным образом от неплотного опирания. Впоследствии, когда древесина, ссыхаясь, сжимается, гайки снова периодически затягивают во избежание ослабления конструкции.

С помощью таких легких и жестких решетчатых балок, обладающих к тому же большой несущей способностью, в мостостроении преодолеваются пролеты длиной 20, 30 и даже 50 м. Но, как видим, в этой системе все подчинено материалу — дереву. Поэтому судьба моста на р. Эйстебл не вызывает удивления (пролет 37 м). Попытка заставить такой гораздо более прочный материал, как сталь, работать в конструкции, которая полностью рассчитана на специфику дерева, оказалась роковой.

Очень эффективно работают конструкции с параболическими или полигональными очертаниями верхнего пояса. Проблем при выполнении таких конструкций значительно больше, но в случае больших пролетов все сложности окупаются. Положительный эффект обусловлен тем, что очертания пояса повторяют очертания диаграммы моментов. В направлении опор моменты уменьшаются, но в соответствии с тем же законом уменьшается и плечо внутренней пары сил (растяжение — сжатие) в ферме. Другими словами, усилия в поясах постоянны или почти постоянны. Здесь мы имеем дело с эффектом свода, с которым мы познакомимся ближе несколько позже. Стержни решетки нагружены очень слабо, они легки и имеют предельно малое сечение.

Двускатные фермы по статической работе занимают промежуточное положение между фермами с параллельными и параболическими поясами. Но именно в этом случае следует подчеркнуть, насколько много факторов определяют очертания поясов. Это, в сущности, целый комплекс конструктивных, эстетических, функциональных, производственных и технико-экономических соображений. Так, например, фермы покрытия чаще всего имеют некоторый уклон, чтобы обеспечивался сток атмосферных осадков, причем при малых пролетах он односкатный, а при больших — двускатный. Если покрытие выполняется из материала типа черепицы, уклон должен быть больше (рис. 20, ж), а при современных гидроизоляционных покрытиях — значительно меньше (рис. 20, з—л) . С точки зрения монтажа предпочтительны фермы с пониженным центром тяжести (рис. 20, и). На общую конфигурацию ферм влияет и размер деталей, изготовленных в заводских условиях, и то, как они соединяются на строительной площадке. Для малых пролетов мостов выбирают фермы с параллельными поясами, но для больших пролетов (а также в связи с определенными эстетическими требованиями) необходимы более сложные и более рациональные формы.

Серьезной проблемой оказывается выбор расстояния между узлами фермы. Чем меньше узлов, тем лучше — без того большое их число и связанная с этим трудоемкость исполнения являются главным минусом этого рода конструкций. Но конструктивных узлов не должно быть и слишком мало, поскольку в межузловом пространстве может усиливаться локальный изгиб от воздействующих нагрузок. Поэтому у сборной железобетонной фермы для пролетов до 30 м, которая представлена на рис. 20, е, верхний пояс подпирается стойками, которые делят пополам расстояния между узлами. А на рис. 20, з показана ферма с пролетом 18 м, растягиваемый пояс которой усилен стойками с той же целью — чтобы уменьшить негативный эффект от локального изгиба под действием собственного веса. При больших пролетах и больших расстояниях между узлами в рамках одной секции развиваются целые дополнительные фермы во избежание местного изгиба в межузловых пространствах (рис. 20, м). Но, разумеется, все зависит от вида второстепенной конструкции, которая ставится на ферму и нагружает ее. На рис. 20, д мы видим геометрическое решение польской типовой фермы для пролетов до 60 м, которая имеет предельно простую решетку. Устанавливаемые на нее элементы имеют достаточно большой шаг (от одного узла до другого).