Элементы фермы. 
Стержневые системы, фермы и их расчет

стержневой ферма математический Основные элементы фермы носят следующие названия.

• · Расстояние между осями опор фермы называется пролетом.
• · Стержни, расположенные по внешнему контуру фермы, называются поясными и образуют пояса.
• · Стержни верхнего контура фермы образуют верхний пояс (1), а стержни нижнего контура — нижний пояс (2). Пояс фермы может быть наклонным или горизонтальным.
• · Расстояние между узлами пояса фермы называют панелями фермы. По числу панелей фермы бывают двухпанельными, трехпанельными и многопанельными.
• · Стержни, соединяющие пояса, образуют решетку фермы и называются: вертикальные — стойками (4), наклонные — раскосами (5).
• · Точки соединения стержней называются узлами фермы.
• · Узлы фермы, совпадающие с ее опорами, называют опорными узлами (7).

Классификация ферм

По характеру очертания внешнего контура

По очертанию поясов стропильные фермы бывают:

• · четырехугольные (с параллельными или непараллельными поясами)
• · пятиугольные (трапецевидные)
• · многоугольные (полигональные)
• · сегментные (кругового или параболического очертания)
• · треугольные (с прямым или ломаным нижним поясом)
• · однои двускатные (рис 1.2)

Очертание верхнего пояса ферм определяется, главным образом, архитектурой здания и увязывается с материалом кровли и уклоном. Линию нижнего пояса определяют наличие подвесного потолка, подвесного транспорта и требования интерьера.

Фермы с параллельными поясами и трапецевидные наиболее просты по форме и в изготовлении, поэтому они широко применяются в гражданских и промышленных зданиях различного назначения, имея небольшую строительную высоту по сравнению с фермами других типов.

Треугольные фермы используются для покрытия зданий с крутой холодной кровлей из мелкоразмерных материалов. Конструктивный недостаток такой фермы — разнотипность элементов и узлов.

Фермы с параллельными поясами проектируют под рулонную кровлю. Их достоинство — однотипность узлов и размеров элементов, оптимальные углы между раскосами и поясами.

Трапецевидные, полигональные и сегментные фермы относятся к наиболее рациональным по расходу материалов и широко используются в современном строительстве.

Безраскосные фермы применяют в междуэтажных перекрытиях. Такая ферма лишена свойства геометрической неизменяемости и может существовать при условии замены ее шарнирных узлов жесткими, т. е. превращением в раму.

Фермы, как правило, проектируют таким образом, чтобы основная нагрузка на них передавалась через узлы верхнего или нижнего пояса. Наличие шпренгелей позволяет увеличить количество узлов в этом поясе, что может потребоваться для облегчения конструкций, с помощью которых внешняя нагрузка передается на узлы фермы или, например, для уменьшения ширины плит перекрытий, опирающихся на стропильные фермы здания.

По типу решетки выделяют:

• · Треугольная решетка
• · Раскосная и полураскосная решетка
• · Шпренгельная решетка
• · Крестовая решетка
• · Ромбическая решетка (рис. 1.3)

Треугольная система решетки. Такая система дает наименьшую суммарную длину решетки и наименьшее число узлов при кратчайшем пути усилия от места приложения нагрузки до опоры. Решетка ферм работает на поперечную силу, выполняя функции стенки сплошной балки. Общим недостатком треугольной системы решетки является наличие сжатых длинных раскосов, восходящих в фермах с параллельными поясами и нисходящих в треугольных фермах.

Раскосная система решетки. Применять раскосные решетки целесообразно при малой высоте ферм, а также тогда, когда по стойкам передаются большие усилия (при большой узловой нагрузке). Раскосная решетка более трудоемка чем треугольная, и требует большего расхода материала, так как при равном числе панелей в ферме общая длина раскоской решетки больше и в ней больше узлов. Путь усилия от узла, к которому приложена нагрузка, до опоры в раскоской решетке длиннее, он идет через все стержни решетки и узлы.

Шпренгельная система решетки. Чтобы уменьшить размер панели, сохранив нормальный угол наклона раскосов, применяют шпренгельную решетку. Такая решетка дает возможность получить рациональное расстояние между элементами поперечной конструкции при рациональном угле наклона раскосов, а также уменьшить расчетную длину сжатых стержней. Так, применение шпренгельной решетки в высоких башнях уменьшает расчетную длину сжатых поясов и тем самым позволяет снизить общий вес конструкции.

В фермах, работающих на двустороннюю нагрузку, как правило, устраивают крестовую решетку. К таким фермам относятся горизонтальные связевые фермы покрытий производственных зданий, мостов и других конструкций, вертикальные фермы башен, мачт и высоких зданий. Весьма часто крестовую решетку проектируют из гибких стержней. В этом случае под действием нагрузки работают только растянутые раскосы; сжатые же раскосы вследствие своей большой гибкости выключаются из работы и в расчетную схему не входят.

Ромбическая и полураскосная решетки благодаря двум системам раскосов также обладают большой жесткостью; эти системы применяются в мостах, башнях, мачтах, связях для уменьшения расчетной длины стержней и особенно рациональны при работе конструкций на большие поперечные силы.

• · фермы с треугольной решеткой (рис. 4.5, а);
• · фермы с раскосной решеткой (рис. 4.5, б)
• · фермы с полураскосной решеткой (рис. 4.5, в);
• · фермы с ромбической решеткой (рис. 4.5, г);
• · двухрешетчатые (рис. 4.5, д),
• · многорешетчатые (рис. 4.5, е).

Рис. 4.5.

По типу опирания фермы могут быть:

• · закрепленными у обоих концов — балочными (рис. 4.6, а) или арочными (рис. 4.6, д, е);
• · консольными — закрепленными у одного конца (рис. 4.6, б);
• · балочно-консольными (рис. 4.6, в, г)

Рис 4.6.

В зависимости от назначения различают фермы:

• · стропильные (рис. 4.7, а),
• · крановые (рис. 4.7, б),
• · башенные (рис. 4.7, в),
• · мостовые (рис. 4.8) и др.

Рис 4.7.

Мостовые фермы в зависимости от уровня езды делятся на:

Рис 4.8.

• · фермы с ездой понизу (рис. 4.8, а),
• · фермы с ездой поверху, (рис. 4.8, б)
• · фермы с ездой посередине (рис. 4.8, в).