Co to jest sztywna rama?

Sztywna rama to konfiguracja konstrukcyjna składająca się z ramy, w której połączenia pomiędzy wszystkimi elementami ramy są zamocowane pod określonymi kątami, które się nie zmieniają. Najczęściej spotykane są stalowe elementy konstrukcyjne, ale można również stosować inne rodzaje elementów ramowych, w tym elementy betonowe w mostach. Ten rodzaj ramy jest szczególnie pożądany ze względu na stosunkowo dużą wytrzymałość w porównaniu z innymi typami ram.

Konstrukcje stacjonarne, takie jak budynki i mosty, to najbardziej typowe zastosowania, w których stosuje się ten typ konstrukcji. Z tego typu ramy można budować magazyny i budynki biurowe, powierzchnie handlowe, obiekty rekreacyjne, hangary lotnicze i inne. Mosty wykorzystujące ten projekt można znaleźć na całym świecie. W szczególności Ontario w Kanadzie jest domem dla wielu historycznych mostów o sztywnej ramie. Sztywna konstrukcja ramy może być również stosowana w zastosowaniach niestacjonarnych, takich jak wózki inwalidzkie, rowery, motocykle i ciężarówki przemysłowe.

Ten styl projektowania budynków ma kilka znaczących zalet. Na przykład typowa kwadratowa lub prostokątna konstrukcja budynku o sztywnej ramie zapewnia więcej przestrzeni użytkowej niż porównywalny budynek o zaokrąglonej konstrukcji szkieletowej, na przykład wykorzystujący konstrukcję łukową. Zaokrąglone elementy konstrukcyjne budynku w stylu łukowym zmniejszają dostępną przestrzeń nad głową i przestrzeń boczną w miejscach, w których elementy konstrukcyjne zakrzywiają się. W przypadku sztywnych ram możliwe są większe niezakłócone przestrzenie niż w przypadku stylów budynków, które wymagają podparcia wewnętrznych słupów. Budynki budowane w ten sposób wymagają jednak nieustępliwego fundamentu, a nierówne osiadanie nie jest łatwo kompensowane przez tego typu projekt.

Mosty mogą być budowane przy użyciu sztywnej konstrukcji ramowej, aby wykorzystać naturalną wytrzymałość i stabilność konfiguracji. Inne zalety tego typu ram, pożądane w budownictwie mostowym, to zmniejszone ugięcie i wibracje elementów konstrukcyjnych pod obciążeniem. Względy środowiskowe mogą być również brane pod uwagę przy wyborze sztywnej konstrukcji ramy dla danego projektu mostu. Biorąc pod uwagę, że bez słupa nośnego w środku możliwa jest większa rozpiętość, most tego typu można zastosować nad drogą wodną bez zakłócania naturalnego przepływu wody i powodowania szkodliwych skutków dla środowiska.

Wytrzymałość, waga i wydajność są również ważnymi czynnikami branymi pod uwagę przy włączaniu sztywnej ramy do konstrukcji pojazdu. Wszystkie elementy konstrukcyjne są zamocowane, dzięki czemu nie marnuje się energii na zginanie, ruchome części, a zamiast tego wszystko jest wykorzystywane do napędzania pojazdu do przodu. Porównywalnie wyższa wytrzymałość sztywnej ramy w porównaniu z innymi rodzajami ram oznacza również, że pojazd może być zbudowany z lżejszą ramą. Te rozważania mogą być szczególnie ważne w niektórych zastosowaniach, na przykład w przypadku osoby niepełnosprawnej, która chce wjechać wózkiem inwalidzkim na rampę. Jednak sztywne ramy zazwyczaj zapewniają wyboistą jazdę, ponieważ wstrząsy doświadczane podczas pokonywania wybojów nie mogą być tak łatwo pochłaniane przez stałe elementy konstrukcyjne.