Ферма (конструкція)

Ферма ( фр. ferme , Від лат. firmus міцний), в будівельній механіці стрижнева система, що залишається геометрично незмінної після заміни її жорстких вузлів шарнірними. В елементах ферми, за відсутності розцентровки стрижнів і внеузловой навантаження, виникають тільки зусилля розтягування-стиснення. Ферми утворюються з прямолінійних стрижнів, з'єднаних у вузлах. [1]

ферма 1

Ферма складається з елементів: пояс, стійка, розкіс, Шпренгель (опорний розкіс).

ферма 2
ферма ж / д мосту, використовувана в конструкції антени.

1. Історія

2. Класифікація

Ферми класифікують за такими ознаками:

  • Характер обриси зовнішнього контуру
    • Паралельні пояса
    • Ламані пояса
    • Полігональні пояса
    • Трикутні пояса
  • Тип грат
    • Трикутна
    • Раскосную
    • Напіврозкісних
    • Ромбічна
  • Тип обпирання
    • Балковий
    • Арочний
    • Консольний
    • Балочної-консольний
  • Призначення
    • Кроквяні
    1. ферма Пратта (з жатимі стійками і розтягнутими розкосами)
    2. ферма Уорреном (з гратами з трикутників)
    3. Бельгійська (трикутна) ферма
    4. ферма з перехресними підкосами
    5. ферма під верхнє світло
    • Підкроквяні
    • Мостові
    • Кранові
    • Баштові
  • Матеріал виконання
    • Дерев'яні
    • Металеві (сталеві та алюмінієві)
    • Залізобетонні
    • З полімерних матеріалів

3. Область застосування

Ферми широко використовуються в сучасному будівництві, в основному для перекриття великих прольотів: мости, кроквяні системи промислових будівель, спортивні сооруженія.Так ж дана конструкція може використовуватися фахівцями при виробництві різних видів павільйонів, сценічних конструкцій, тентів і подіумів.

4. Принцип дії

Якщо довільним чином скріпити на шарнірах кілька стрижнів, то вони будуть безладно крутиться навколо один одного, і подібна конструкція буде, як кажуть в будівельній механіці, "змінюваною", тобто якщо на неї натиснути, то вона складеться, як складаються стінки сірникової коробки. Зовсім інша справа, якщо Ви складете з стерженьков звичайний трикутник. Тепер, скільки б Ви не тиснули, конструкція зможе скластися, тільки якщо зламати один зі стрижнів, або відірвати його від інших. Це конструкція вже "неизменяемая". Конструкція ферми містить у собі ці трикутники. І стріла баштового крана і складні опори, всі вони складаються з маленьких і великих трикутників.

Важливо знати, що так як будь стрижні краще працюють на стиск-розтяг, ніж на злам, то навантаження до фермі слід прикладати в точках з'єднання стрижнів.

Фактично стрижні ферми зазвичай з'єднують між собою не через шарніри, а жорстко. Тобто, якщо взяти два будь стрижня і відрізати їх від решти конструкції, то вони не будуть обертатися відносно один одного. Однак, в найпростіших розрахунках цим нехтують і вважають, що шарнір мається.


5. Принцип розрахунку ферм вирізанням вузлів

Існує величезна кількість способів розрахунку ферм, як простих, так і складних. Один з найпростіших - розрахунок вирізанням вузлів. Даний спосіб підходить для найпростіших плоских ферм і застосовується для навчання студентів Втузов.

Для розрахунку ферми всі сили, що діють на ферму, зводять до її вузлів. Після того, як визначені сили, що діють на ферму, вважають реакції опор ферми. Після того, як реакції визначені, беруть будь-який вузол, в якому зустрічаються тільки 2 стрижня і прикладені небудь сили. Подумки обрізають іншу частину ферми та отримують вузол, в якому зустрічаються кілька відомих сил (наприклад, реакції опор) і дві невідомих сили - ті зусилля, які діють в необрізаних нами стержнях ферми. Знаходять невідомі зусилля в стержнях, складаючи рівняння рівності сил по будь-яким двом осях. Далі, знаючи ці зусилля, вирізують наступний вузол і т. д., поки не будуть знайдені зусилля у всіх стержнях.


6. Приклади

Примітки

  1. Дарков А.В. Будівельна механіка. - М.: Вища школа, 1986. - 607 с.: Іл.