Co to jest sztywna rama?
Sztywna rama to konfiguracja strukturalna składająca się z ramy, w której połączenia między wszystkimi elementami ramy są ustalone pod określonymi kątami, które się nie zmieniają. Stalowe elementy konstrukcyjne są najczęstsze, ale można również zastosować inne rodzaje elementów ramowych, w tym betonowe elementy konstrukcyjne w mostach. Ten typ ramy jest szczególnie pożądany ze względu na jego stosunkowo wysoką wytrzymałość w porównaniu z innymi rodzajami ram.
Konstrukcje stacjonarne, takie jak budynki i mosty, są najbardziej typowymi zastosowaniami, w których stosuje się ten typ konstrukcji. Magazyny i budynki biurowe, powierzchnie handlowe, obiekty rekreacyjne, hangary lotnicze i inne mogą być budowane z tego rodzaju ramami. Mosty, które korzystają z tego projektu, można znaleźć na całym świecie. W szczególności w Ontario w Kanadzie znajduje się wiele historycznych sztywnych mostów ramowych. Sztywna konstrukcja ramy może być również włączona do niestacjonarnych zastosowań, takich jak wózki inwalidzkie, rowery, motocykle i ciężarówki przemysłowe.
Istnieją pewne znaczące zalety tego stylu projektowania budynków. Na przykład typowa kwadratowa lub prostokątna konstrukcja sztywnego budynku z ramą zapewnia więcej przestrzeni użytkowej niż porównywalny budynek z zaokrągloną ramą, taki jak ten, który wykorzystuje konstrukcję łukową. Zaokrąglone elementy konstrukcyjne budynku w stylu łukowym zmniejszają dostępną przestrzeń nad głową i przestrzeń boczną w miejscu zakrzywienia elementów konstrukcyjnych. Większe wolne przestrzenie są możliwe w przypadku sztywnych ram niż w stylach budynków, które wymagają podparcia wewnętrznych kolumn. Budynki zbudowane w ten sposób wymagają jednak nieustępliwego fundamentu, a tego rodzaju projekty nie są łatwo przystosowane do nierównego osiadania.
Mosty można budować przy użyciu sztywnej konstrukcji ramy, aby wykorzystać nieodłączną wytrzymałość i stabilność konfiguracji. Inne zalety tego rodzaju ramy, które są pożądane w konstrukcji mostu, to zmniejszone ugięcie i drgania elementów konstrukcyjnych pod obciążeniami. Przy wyborze sztywnej konstrukcji ramy dla danego projektu mostu mogą być również uwzględnione kwestie środowiskowe. Biorąc pod uwagę, że możliwa jest szersza rozpiętość bez kolumny nośnej w środku, 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 wprowadzaniu sztywnej ramy do projektu pojazdu. Wszystkie elementy konstrukcyjne są nieruchome, więc energia nie jest marnowana przez wyginanie, ruchome części, a wszystko jest zamiast tego 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 uwagi mogą być szczególnie ważne w niektórych zastosowaniach, na przykład dla osoby niepełnosprawnej, która chce wjechać wózkiem inwalidzkim na rampę. Sztywne ramy mają jednak tendencję do wyboistej jazdy, ponieważ wstrząsu wynikającego z pokonywania nierówności nie można tak łatwo pochłonąć przez ustalone elementy konstrukcyjne.