Фермы конструкции: Конструкции, типы, узлы и элементы ферм, пояса, решетки

Содержание

Конструкции, типы, узлы и элементы ферм, пояса, решетки

Фермы представляют собой системы стержневых элементов, объединенных в узлах в геометрически неизменяемые решетчатые пролетные конструкции. Фермы относятся к типу несущих систем, активных по вектору в плане взаимодействия с внешним силовым потоком.

Ферменные конструкции приобрели широкое распространение благодаря ряду основных весомых преимуществ:

Возможность пропуска коммуникаций в пространстве между стержнями.

Недостатками ферменных конструкций является их значительная строительная высота и трудоемкость изготовления.

Фермы как стержневые конструкции состоят из верхнего и нижнего поясов, а также системы решетки. Верхний пояс ферм воспринимает сжатие, а нижний воспринимает растяжение; элементы решетки воспринимают сдвигающие усилия.

Классификация ферм

В зависимости от предназначения, архитектурных требований и схемы приложения нагрузок, фермы могут иметь самую разнообразную конструктивную форму.

По топологии различают плоские и пространственные ферменные конструкции.

По внешней конструктивной схеме в основном различают балочные, рамные, арочные и вантовые фермы. Рамные и арочные фермы более эффективно распределяют внешний силовой поток, чем балочные, но сложнее в выполнении и более чувствительны к неравномерным осадкам основания. Использование различных конструктивных принципов ферм дает комбинированные системы.

Вантовые фермы являются конструкциями, которые более приближены к активным по форме несущим системам, однако в них присутствуют сжатые элементы. Вертикальные решетчатые башни и иные подобные конструкции фактически также могут рассматриваться как вертикальные фермы.

По внутренней конструктивной схеме различают фермы с шарнирным и

жестким примыканием элементов в узлах. Шарнирное примыкание решетки к поясам, как правило, осуществляется путем приваривания на пластинчатые элементы – фасонки. Шарнирная работа такого узла с образованием угла поворота обеспечивается в предельном состоянии пластическими деформациями фасонки.

Фермы с жесткими узлами выполняются путем непосредственной приварки элементов решетки к поясам, но при этом должно учитываться перераспределение изгибающих моментов между элементами.

Абрисы поясов ферм могут быть самыми различными в зависимости от функциональных, конструктивных и архитектурных требований. Абрис поясов ферм значительным образом определяет их технологичность и совместимость с решением других конструкций здания. Также абрисы зависят от типа кровли, которая требует некоторого угла наклона для удаления воды и снега, а также от уровня рациональности статической схемы, что связано с максимальным приближением конструктивной формы к эпюре изгибающих моментов балочной аналогии, а также типа соединения фермы с опорой.

При обустройстве теплых кровель с гидроизоляционным слоем уклон верхнего пояса может быть небольшим-1,5-5%. В этом случае используют фермы с параллельными поясами и трапециевидные.

В холодных покрытиях без гидроизоляционного слоя, обустроенных из профилированных металлических листов или черепицы, обустраивают уклоны до 400, чтобы предупредить проникновение атмосферных осадков под покрытие. В таких кровлях используют треугольные или арочные фермы. Подъем верхнего пояса также позволяет уменьшить снеговые нагрузки, а строительный подъем нижнего пояса – компенсировать прогибы фермы при значительных пролетах.

При повышенных архитектурных требованиях могут быть также применены криволинейные, переменные и иные сложные абрисы ферм. Выбор типа геометрии решетки ферм зависит от схемы приложения нагрузок, абриса поясов, конструктивных и архитектурных требований. Применение различных типов решетки имеет существенное влияние на массу и трудоемкость изготовления, а также определяет условия работы элементов поясов.

Определение типа решетки должно происходить с согласованием крепления второстепенных несущих элементов к поясам фермы и применяемой системой связей.

Треугольная система решетки, или так называемая ферма Уорена, имеет наименьшую суммарную длину и наименьшее количество узлов, но расстояния между узлами примыкания раскосов к поясу при этом являются наибольшими, что не рационально для сжатых стержней.

При использовании раскосной симметричной решетки все раскосы при гравитационном типе загрузки имеют усилия одного знака, а стойки – другого; кроме того, уменьшаются расстояния между узлами. В то же время при этом растет количество узлов и суммарная длина раскосов и стоек.

Следует отметить также, что в стальных фермах при вертикальном гравитационном превалирующем типе нагрузки выгодны нисходящие раскосы, поскольку все они растянуты. Такой тип также известен как

ферма Пратта (Pratt).

В практике получила распространение схема, которая объединяет преимущества обоих типов решетки – треугольная решетка с дополнительными стойками . Ее применение позволяет уменьшить свободную длину сжатых элементов верхнего пояса и создает больше узлов для возможного опирания на него несущих элементов кровли.

Шпренгельная решетка используется в случае необходимости уменьшения расстояния между узлами верхнего пояса в фермах большой высоты, а также для упреждения возникновения местного изгиба при внеузловом воздействии внешней нагрузки.

Ромбическая и полураскосная решетки обеспечивают большую жесткость фермы и являются рациональными при больших поперечных усилиях. Такие типы решеток применяют в башнях, мостах и иногда в многопролетных покрытиях.

Крестовая решетка

применяется в фермах, элементы которых воспринимают знакопеременные усилия от разнонаправленных нагрузок. Такой тип решетки широко применяется, например, в связевых системах покрытий, мостах, высотных зданиях, пространственных фермах и т. п.

Полностью безраскосные фермы, так называемые фермы Веренделя, в которых есть только вертикальные стойки, позволяют реализовать максимальное пространство между стойками для пропуска коммуникаций или прохода, но при этом работают по рамной схеме, и в них возникают большие изгибающие моменты.

По способу соединения элементов в узлах, фермы различают на сварные и болтовые. Основными типами соединений элементов ферм в узлах являются сварные. Болтовые соединения, как правило, на высокопрочных болтах, применяют в монтажных узлах. Соединения на болтах элементов решетки применяют обычно в тех случаях, когда фермы имеют значительные генеральные размеры и поставляются на строительный участок отдельными стержнями, «россыпью».

В зависимости от величины максимального усилия, которое действует в элементах ферм, их принято различать на легкие (3000 кН), в которых применяются сварные составные сечения.

Основы проектирования ферм

Поскольку фермы являются конструкциями, активными по вектору, в них действуют только продольные силы растяжения или сжатия. Соответственно элементы ферм с шарнирным примыканием рассчитывают на прочность или устойчивость при осевом силовом потоке. Исключение составляют элементы ферм с жестким примыканием или при наличии неразрезных поясов. Такие элементы должны быть также рассчитаны на возникающие моментные и поперечные усилия.

Совокупность характерных геометрических параметров, определяющих ферменную конструкцию, являют собой генеральные размеры. Такими параметрами фермы являются пролет L, строительная высота h, высота в крайней опоре h0 и шаг узлов верхнего пояса LП. Данные параметры актуальны для ферм простых очертаний, в то время как для конструкций с переменными очертаниями поясов генеральные размеры дополняются радиусами кривизны и т. п.

Выбор генеральных размеров фермы определяет не только ее конструктивные и эстетические, но и технологические характеристики. Высота отдельных монтажных элементов – отправочных марок, поставляемых с завода, должна быть не более 3,85 м, а длина – не превышать 15 м.

В качестве сечений элементов в фермах в основном применяют парные уголки, трубы или гнутосварные квадратные и прямоугольные профили. Также получили распространение фермы с верхним неразрезным двутавровым поясом и решеткой из гнутосварных профилей. Это решение является эффективным с конструктивной точки зрения и позволяет перекрывать большие пролеты.

Форма сечения замкнутых профилей предупреждает накопление грязи и иных источников коррозии, существенно сокращает суммарную поверхность покраски и огнезащиты. Общим недостатком замкнутых профилей в фермах является необходимость герметизации внутренних пустот для упреждения появления очагов коррозии, для чего устанавливаются заглушки или применяются герметики.

Для конструкций бесфасоночных ферм с использованием труб, существует необходимость применения при изготовлении станков с программным управлением для фигурной резки торцов для примыкания элементов. Этот аспект также предполагает высокое качество проектной документации и квалификацию производственного персонала.

Альтернативный вариант может предусматривать использование замкнутых профилей квадратного и прямоугольного сечения, примыкание которых в бесфасоночных узлах осуществляется простым резом под углом примыкания раскосов или внапуск.

В несущих конструкциях междуэтажных перекрытий, где расстояние между поясами невелико, получили применение фермы с решеткой из одиночных уголков и круглой стали. Примыкание вспомогательных конструкций – связей, прогонов – в обычных фермах с разрезными поясами допускается только с центрированием на узлы в местах пересечения осей элементов решетки.

В неразрезных конструкциях также придерживаются этого принципа, однако в них возможен вариант беспрогонного решения с опиранием настила непосредственно на верхний или нижний пояс ферм при их частом шаге. Для больших пролетов либо при повышенных нагрузках, как в распределительных аутригерах или опорных контурах, применяют так называемые «тяжелые» фермы. Сечения элементов таких конструкций чаще всего формируют из широкополочных двутавров либо эквивалентных сварных профилей, составленных из листов. Также в этих целях применяются трубы большого диаметра либо сварные коробчатые сечения, поскольку важными критериями выступают устойчивость элементов и минимальный вес конструкций.

Фермы как конструктивный инструмент архитектурной формы

Будучи активными по вектору при распределении силового потока и четко выражая свое конструктивное предназначение, фермы являются архитектурно привлекательными и часто участвуют в формировании внутренней среды и внешнего облика здания. Благодаря решетчатой структуре фермы способны перекрывать значительные пролеты, оставаясь визуально легкими и оставляя пространство для других подсистем здания.

Поскольку сами по себе пояса обычно не имеют значительных габаритов, им может быть придана криволинейная форма перед укрупнением на заводе в ферменную конструкцию. Элементы решетки при этом остаются прямыми, что повышает экономичность решений. Такое решение позволяет создавать выразительные и узнаваемые конструкции кровли быстровозводимых зданий.

Эффективность и концентрация усилий в фермах позволяет выполнять с их помощью самые сложные несущие функции. Это наглядно можно проследить на примере высотного здания в г. Сеул, Южная Корея. Стесненные условия и архитектурная концепция обусловили рамную форму здания с решетчатыми пространственными опорами, на которые опираются тяжелые фермы, давая возможность образовать три полноценных этажа, нависающих над существующими зданиями. Просвет между верхними и нижними этажами снижает затеняемость соседних быстровозводимых зданий.

Фермы металлические изготовление монтаж

Металлическая ферма — это опорная кровельная конструкция представляющая собой висячую конструкцию, которая состоит из верхнего и нижнего поясов, раскосов и стоек, входящая в общую стропильную систему крыши дома. Сегодня она может быть изготовлена из различного материала, но все большую популярность начинают приобретать конструкции, изготовленные из металла.


Изготовление

Стропильная ферма может быть изготовлена из различного материала, но все большую популярность начинают приобретать конструкции из металла. Конструкция металлической кровли выполняется по современной технологии, которая сегодня считается оптимальной для самых различных строений. Каркасные дома из металлических облегченных конструкций устойчивы к различным внешним условиям, они отличаются прочностью и надежностью.

Применяемые сегодня фермы из металла могут быть самыми различными, что сильно отличает их от прочих. Они отличаются по форме поясов, пролетов, размерами, схемами изготовления. Так, статические фермы могут быть рамными, балочными, вантовыми, арочными. Балочные в этом случае отличаются более экономным расходом материалов, меньшим весом, чем остальные, они могут применяться для изготовления конструкций, нуждающихся в устойчивости к большим, постоянным нагрузкам.

Металлическая ферма изготавливается из стальных профилей, наиболее часто используется для этого уголок. Если предстоит обустроить более тяжелую конструкцию, то профиль должен иметь тавровое или двутавровое сечение. Для гидротехнических сооружений используется круглое сечение, а также профильная труба. Стропильная металлическая ферма достаточно широко применяется в конструкциях для перекрытия зданий, наиболее часто ширина пролета превышает 24 метра.

Главные конструктивные элементы металлических ферменных конструкций.

Металлическая ферма состоит из стоек, раскосов, а также решетки. Узловое соединение составляющих производится методом примыкания одного элемента к другому. Стержни решетки крепятся к поясам с помощью сварки или фасонных элементов. Помимо стропильных, могут быть и подстропильные. Их применяют в качестве опоры для несущих перекрытий и конструкций, что верно, если между колоннами оказывается большее расстояние, чем между балками.

Фермы с устройством параллельного пояса отличаются такими преимуществами:

  • легкость монтажа из-за большого количества одинаковых деталей,
  • длина стержней, используемых при устройстве решетки и пояса одинакова,
  • наличие минимального количества стыков,
  • полная унификация конструкции,
  • использование при наличии мягкой кровли.

Односкатные фермы из профильной трубы имеют такие преимущества:

  • устройство жестких узлов,
  • отсутствие длинных стержней в середине фермы,
  • сложность, но в то же время экономичность конструкции.

Фермы поригонального типа отличаются особенностями:

  • используют для устройства строений, которые имеют большой вес,
  • обеспечивают экономичность использования профиля,
  • устройство поригональной фермы достаточно сложное и трудоемкое.

Фермы треугольной формы отличаются простотой изготовления и используются для крыш с крутым уклоном:

  • сложность в устройстве опорных узлов
  • большой расход профиля.

В зависимости от обустройства решетки в фермах разделяют на решетки треугольной формы, чаще всего используют в фермах с параллельными полюсами, иногда в фермах трапециевидной или треугольной форм, решетки раскосного типа отличаются трудоемкостью исполнения и большим расходом материала, индивидуальные решетки изготавливают исходя из размеров и особенностей фермы.

Использование металла для изготовления стропильных систем; это не такая и новинка. Известны такие конструкции еще с конца 19-ого века, хотя и применялись они крайне редко, в основном для строительства дворцов и храмов. Сегодня металл обрел вторую жизнь, из него делают надежные и очень прочные строения, жилые дома, промышленные объекты.

Расчет таких конструкций ферм должен осуществляться только специалистами и для этого существуют специальные программы. Крепления металлических ферм могут быть различными, так же как материал изготовления: это сварные стальные конструкции, облегченные оцинкованные, которые крепятся при помощи саморезов и болтов. Вид самих ферм и размеры во многом зависят от того, какой уклон кровли будет сделан, какие нагрузки предполагаются.


Ферма (конструкция) — это… Что такое Ферма (конструкция)?

Фе́рма (фр. ferme, от лат. firmus прочный), в строительной механике стержневая система, остающаяся геометрически неизменяемой после замены её жёстких узлов шарнирными. В элементах фермы, при отсутствии расцентровки стержней и внеузловой нагрузки, возникают только усилия растяжения-сжатия. Фермы образуются из прямолинейных стержней, соединенных в узлах.[1]

ферма 1

Ферма состоит из элементов: пояс, стойка, раскос, шпренгель (опорный раскос).

ферма 2 ферма ж/д моста, используемая в конструкции антенны.

История

Классификация

Фермы классифицируют по следующим признакам:

  • Характер очертания внешнего контура
    • Параллельные пояса
    • Ломаные пояса
    • Полигональные пояса
    • Треугольные пояса
  • Тип решётки
    • Треугольная
    • Раскосная
    • Полураскосная
    • Ромбическая
  • Тип опирания
    • Балочный
    • Арочный
    • Консольный
    • Балочно-консольный
  • Назначение
    1. ферма Пратта (с жатыми стойками и растянутыми раскосами)
    2. ферма Уорренна (с решёткой из треугольников)
    3. Бельгийская (треугольная) ферма
    4. ферма с перекрёстными подкосами
    5. ферма под верхний свет
    • Подстропильные
    • Мостовые
    • Крановые
    • Башенные
  • Материал исполнения
    • Деревянные
    • Металлические (стальные и алюминиевые)
    • Железобетонные
    • Из полимерных материалов

Область применения

Фермы широко используются в современном строительстве, в основном для перекрытия больших пролётов: мосты, стропильные системы промышленных зданий, спортивные сооружения.Так же данная конструкция может использоваться специалистами при производстве различных видов павильонов, сценических конструкций, тентов и подиумов.

Принцип действия

Если произвольным образом скрепить на шарнирах несколько стержней, то они будут беспорядочно крутиться вокруг друг друга, и подобная конструкция будет, как говорят в строительной механике, «изменяемой», то есть если на неё надавить, то она сложится, как складываются стенки спичечного коробка. Совсем другое дело, если Вы составите из стерженьков обычный треугольник. Теперь, сколько бы Вы ни давили, конструкция сможет сложиться, только если сломать один из стержней, или оторвать его от других. Это конструкция уже «неизменяемая». Конструкция фермы содержит в себе эти треугольники. И стрела башенного крана и сложные опоры, все они состоят из маленьких и больших треугольников.

Важно знать, что так как любые стержни лучше работают на сжатие-растяжение, чем на излом, то нагрузку к ферме следует прикладывать в точках соединения стержней.

Фактически стержни фермы обычно соединяют между собой не через шарниры, а жёстко. То есть, если взять два любых стержня и отрезать их от остальной конструкции, то они не будут вращаться относительно друг друга. Однако, в простейших расчётах этим пренебрегают и считают, что шарнир имеется.

Принцип расчёта ферм вырезанием узлов

Существует огромное количество способов расчёта ферм, как простых, так и сложных. Один из самых простых — расчёт вырезанием узлов. Данный способ подходит для простейших плоских ферм и применяется для обучения студентов ВТУЗов.

Для расчёта фермы все силы, действующие на ферму, сводят к её узлам. После того, как определены силы, действующие на ферму, считают реакции опор фермы. После того, как реакции определены, берут любой узел, в котором встречаются только 2 стержня и приложены какие-либо силы. Мысленно обрезают остальную часть фермы и получают узел, в котором встречаются несколько известных сил (например, реакции опор) и две неизвестных силы — те усилия, которые действуют в необрезанных нами стержнях фермы. Находят неизвестные усилия в стержнях, составляя уравнения равенства сил по любым двум осям. Далее, зная эти усилия, вырезают следующий узел и т. д., пока не будут найдены усилия во всех стержнях.

Примеры

См. также

Примечания

  1. Дарков А.В. Строительная механика. — М.: Высшая школа, 1986. — 607 с.: ил.

Ссылки

ФЕРМЫ строительных конструкций | изготовление и монтаж ферм металлоконструкций

 В современной строительной индустрии для облегчения возводимых конструкций и удешевления проектов часто применяются металлические фермы. Это несущие металлоконструкции, обладающие повышенной жесткостью и степенью надёжности.

 Они используются при сооружении кровли торговых, складских и промышленных помещений, а также в строительстве гаражей, дач, бассейнов, стадионов и других видов объектов общественного и социального назначения.



 Преимущества металлических ферм:

  • высокая прочность;
  • простота изготовления;
  • долговечность;
  • быстрота монтажа и демонтажа;
  • повышенная устойчивость к различным климатическим условиям;
  • сейсмостойкость;
  • экономия денежных средств;
  • снижение себестоимости объекта;
  • быстрая оборачиваемость средств.

 Ширина пролётов таких конструкций может быть 18,24,30,36 м.

 Фермы бывают:

  • стропильные;
  • с параллельными поясами – плоские;
  • арочного, треугольного и консольного типа.

 Лёгкие фермы применяются для перекрытий, кровлей построек и навесов. Изготавливаются из высокосортной стали. Они имеют нормативный запас прочности и поэтому не деформируются под воздействием нагрузок.  Имеют различные направления применения. От навесов до сооружения массивных строительных объектов.

 Стропильные фермы применяются, в основном, при индивидуальном строительстве, а также для перекрытия пролётов промышленных помещений, залов и мостов.

 Изготавливаются из труб — гнутых вальцованных (профильных) или горячекатаных. Данная конструкция придаёт строящемуся объекту особую изысканность, воздушность и техническую законченность проекта.

 В производстве плоских ферм с параллельными поясами используются высокопрочный уголок из сортовой стали или вальцованная труба.

 Составляющие данных конструкций лежат в одной плоскости, воспринимая имеено её нагрузки.

 Форма арочных и треугольных ферм соответствует их названию. Выполняются они из вальцованных (профильных) труб и предназначаются для строительства объектов специфических архитектурных решений.

 Консольные фермы применяются при возведении различных башен, опор ЛЭП и навесов.



«КРОНВЕРК» — это не только высокотехнологичное сертифицированное производство, но и профессиональное проектирование, доставка готовой продукции заказчику и квалифицированный монтаж всех видов металлоконструкций.

 Наши специалисты помогут заказчику правильно подобрать необходимый вид продукции, выполненный по типовым проектам или разработать чертежи для индивидуального заказа.

 Подробную информацию Вы можете получить по телефону.

какими они бывают? — Alutruss

 


Современная индустрия проведения и организации концертов, шоу-программ и других массовых мероприятий предлагает использование высококачественного светового, звукового, инсталляционного и иного оборудования. Важно уделить внимание грамотному подбору декоративных элементов, а также систем, которые составят конструкцию сцены. Все это – гарантия того, что зрители будут довольны произведенным эффектом.

Важно понимать, что на любой площадке – небольшой сцене или значительном сценическом комплексе используются специализированные конструкции, предназначенные для оборудования. Именно они позволяют устанавливать приборы на фермы, балки перекрытий, потолки.

Какими бывают подвесные конструкции для светового оборудования?

Отдельное внимание стоит уделить именно системам подвеса осветительных приборов, ведь грамотно выставленный свет очень важен. Подвесные конструкции для светового оборудования – это совокупность систем и устройств, а также механизмов для подъема и установки приборов, которые образуют между собой взаимосвязанную структуру. Очень часто используются конструкции, изготовленные из стальных или алюминиевых ферм, основными преимуществами которых выступают скорость сборки, высокий уровень грузоподъемности и модульность.

Использование систем подвеса позволяет распределить нагрузку, которая получается от подвешиваемого оборудования, а также обеспечить требуемый уровень безопасности. Для того чтобы поднимать приборы на нужную высоту применяются электрические лебедки. Всего существует несколько типов систем подвеса:

  • подвесные фермовые конструкции;
  • опорные системы ферм для последующего подвеса;
  • безопорные фермовые конструкции.

Системы подвеса можно приобрести, если вы занимаетесь постоянной организацией концертных мероприятий, а также взять в аренду. Конструкции классифицируются в зависимости от массы используемого оборудования.

Где купить или взять в аренду подвесные конструкции для светового оборудования?

Если вы решили организовать мероприятие и занимаетесь поиском оборудования для него, обратитесь в фирму с хорошей репутацией на рынке. Это позволит вам быть уверенным в качестве и безопасности изделий. Свою помощь готова вам предложить компания Алютрасс – один из лидеров на рынке продажи сценического оборудования.

В чем преимущества сотрудничества с компанией Alutruss? Специалисты предприятия – команда опытных специалистов, которые помогут вам подобрать подходящие подвесные конструкции для светового оборудования, которые будут качественными и надежными. Одна из выгодных сторон – приятная стоимость изделий.

Мостовые фермы (конструкции)

По схемам расчета все мостовые фермы – классические стержневые структуры, внутри которых распределяется нагрузка. Их особенность – неизменность геометрической структуры, узлы которой держатся на соединениях шарнирного типа. Уникальность любой мостовой сферы заключается именно в ее прочностных характеристиках, позволяющих конструкции сохранять свою целостность в любых эксплуатационных условиях. Нагрузки она испытывает предельно высокие. По этой причине конструктивно ферма – множество объединенных друг с другом треугольников. Такая форма позволяет добиться максимальной жесткости и прочности итоговой конструкции. Вся нагрузка, с учетом особенностей конструкции, направлена строго в места сочленений, что обусловлено высокой прочностью шарнирных сочленений на сжатие и меньшей – на излом. Этот же принцип позволяет мостовым фермам выдерживать существенные ветровые нагрузки без деформаций и разрушения конструкций.

Принципы классификации ферм

  1. По формам и очертаниям: параллельные пояса, полигональные пояса, треугольные, сегментарные, трапециевидные.
  2. По характеру решетчатых элементов: раскосные, полураскосные, ромбовидного или треугольного типов.
  3. По конструктивным особенностям:
  • Разрезной тип. Используется для монтажа конструкций в регионах с сомнительными геодезическими данными и там, где возможна просадка опорных грунтов;
  • Классический тип – неразрезные. У них есть три весомых преимущества – прочность и жесткость конструкции, экономичность. По сравнению с разрезной разновидностью, позволяют монтировать пролеты большей длины без опасности их провисания;
  • Консоли – используется этот тип исключительно при монтаже навесных конструкций.
  1. По типу проезда: для езды понизу, посередине и сверху;
  2. По типу опорных конструкций: на двух опорах, многоопорная, балочного и арочного типов, на вантах. Иногда используется рама, широко распространены комбинированные варианты.
  3. Классификация по материалам, использованным для производства:
  • В крайне редких случаях используются фермы из прочных сортов древесины – когда-то это был основной материал, но после появления металлопроката используются они в исчезающе редких случаях;
  • Фермы из метала – основное конструктивное решение для мостов с длинными пролетами;
  • Железобетонные фермы – сложные и массивные детали на основе армирования (металлического каркаса) и бетона.

Каждый тип ферм проектируется и разрабатывается под определенные эксплуатационные условия и нагрузки. В частности, для мостов традиционной считается трапециевидная форма с решетчатой структурой треугольного типа. Не менее распространен арочный вариант в сочетании с решеткой раскосного типа.

Основная идея использования и проектирования мостовых ферм – перекрытие больших межопорных пролетов с минимальным расходом материалов. При грамотном проектировании фермы позволяют существенно удешевить, упростить и ускорить процесс строительства, не жертвуя при этом сроком эксплуатации и прочностью готового изделия. Все грамотно спроектированные мостовые фермы обладают следующим комплексом преимуществ:

  • Высокие показатели жесткости готовой конструкции;
  • Уменьшенная потребность в материалах;
  • Снижение себестоимости строительства;
  • Простота «подгонки» ферм под любые типы мостового строительства – это также упрощает и удешевляет все работы;
  • Возможность использования в различных климатических и сейсмических условиях.

Есть у ферм и свои недостатки:

  • Их неразрезные типы крайне чувствительны к малейшим подвижкам опорных конструкций;
  • Деформационные швы очень сложно просчитывать;
  • Огромное количество схем расчета, среди которых нужно выбирать лишь те методики, которые действительно подходят под конкретные условия.

Фермы находятся на службе у строителей и проектировщиков более полутора веков, и за это время они своей актуальности не утратили. Более того, создание новых типов бетона, металлических сплавов, а также разработка новых типов ферменных конструкций, позволяет снова активно использовать их в строительной и проектной деятельности. Но и старые проектные решения активно используются и по сей день. К примеру, пешеходный мост около ТЦ «Вегас» построен с использованием неразрезной металлической фермы.

Мостовая ферма. Классификация ферм, преимущества и недостатки

Наш институт специализируется на проектировании мостовых сооружений. Выполняём детальный расчёт мостовых ферм, разрабатываем паспорта мостов, а также готовим полный комплект проектной документации.

Мостовая ферма по расчетной схеме с точки зрения строительной механики представляет собой сквозную стержневую систему, работающую на основную нагрузку, которая остается геометрически неизменной, с объединением в узлах шарнирами.

Уникальность конструкции мостовой фермы заключается в ее способности не меняться под воздействием внешних факторов. Нагрузка на систему – внушительная, но ферма представляет собой конструкцию, состоящую из множества объединенных треугольников, которая обладает большой жесткостью по сравнению с другими.

Нагрузка в них полностью направлена в место соединения узлов, т.к стержни лучше проявляют свои свойства в процессе сжатия-растяжения, а не на излом.

На рисунке 1 изображена ферма с полигональным поясом. 

В строительной металлоконструкции используется жесткое, а не шарнирное соединение стержней. Это обусловлено разницей жесткостей элементов и узлов конструкции, поэтому в расчетной схеме используется шарнир.

Классификация мостовых ферм

1. По характеру очертания: с параллельными поясами, с полигональным очертанием верхнего пояса, треугольным очертанием, сегментным, трапецеидальным.

2. По типу решетки: треугольные, раскосные, полураскосные, ромбические.

3. По типу конструкции:

  • Разрезные – применяются при возведении сооружений с плохими инженерно-геологическими условиями, там, где возможны просадки опор.
  • Неразрезные используются для перекрытия нескольких пролетов, и обладают большей экономичностью по сравнению с разрезными.
  • Консольные – используются при строительстве навесных конструкций.

4. По уровню проезда: с ездой понизу, по верху и по середине.

5. По типу опирания: балочная, двухопорная, многоопорная, арочная, вантовая, рамная, комбинированная.

6. По материалу:

  • Деревянные фермы стали применяться одними из первых, но после появления металлопроката спрос на них упал.
  • Металлические фермы представляют собой достаточно востребованные при строительстве мостов с большими пролетами.

Все типы ферм предназначены для определенных видов нагрузок и эксплуатации. При проектировании мостов часто используют – трапециевидную мостовую ферму с треугольной решеткой и арочную с раскоской решеткой.

В основном применение фермы используется для перекрытия больших пролетов с целью свести к минимуму расход материалов, т.е облегчить конструкцию и снизить финансовые затраты.

На рисунке 2 представлены: а и б-схема фермы с ездой поверху, в-схема фермы с ездой понизу.

Преимущества мостовых ферм:

  • Высокая жесткость конструкции;
  • Минимальная материалоемкость;
  • Экономичность в финансовых затратах;
  • Легкость придания различной формы, согласно условиям архитектуры и технологии производства;
  • Обширная область применения.

Недостатки мостовых ферм:

  • Неразрезные фермы чувствительны к перемещениям опор;
  • Сложность устройства деформационных швов;
  • Большое количество схем расчёта;
  • Упрощённый метод расчёта.

Около 150 лет фермы находятся на службе у инженеров и строителей, не теряя своей актуальности. Использование новых сплавов, видов бетона, создание уникальных конструкций с помощью ферм, позволяют применять их в своей работе снова.

В своей деятельности проектный институт «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ» для строительства мостов применяет различные конструкции, в том числе мостовые фермы.

Например, при проектировании пешеходного моста на 25 км МКАД у ТЦ «ВЕГАС», в г. Москва применялась металлическая неразрезная безфасовочная ферма. 

 

 

Также можно привести в пример работу по разработке проектов металлических пролетных строений по 5 пешеходным мостам на Южном участке северо-западной хорды по улице Рябиновая в Москве. 

Более подробно ознакомиться с объектами и технологиями можно в разделе Наши объекты.

 

 

 

 

 

Ферма

— Designing Buildings Wiki

Ферма — это конструкция, состоящая из элементов, организованных в соединенные треугольники, так что вся сборка ведет себя как единый объект. Фермы чаще всего используются в мостах, крышах и башнях.

Ферма состоит из сети треугольников, соединенных вместе, чтобы обеспечить равномерное распределение веса и управление изменением растяжения и сжатия без изгиба или сдвига. Треугольник является геометрически стабильным по сравнению с четырехсторонней (или более) формой, для которой требуется, чтобы угловые соединения были зафиксированы во избежание срезания.

Фермы состоят из блоков треугольной формы с прямыми элементами. Концы этих элементов соединяются в соединениях, известных как узлы. Они способны нести значительные нагрузки, передавая их на несущие конструкции, такие как несущие балки, стены или грунт.

Как правило, фермы используются для:

Фермы обычно состоят из трех основных элементов:

  • Верхний пояс, обычно сжатый.
  • Нижний пояс, который обычно находится в растянутом состоянии.
  • Распорка между верхними и нижними поясами.

Верхние и нижние пояса фермы обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению и, следовательно, сопротивление общему изгибу, в то время как распорка сопротивляется силам сдвига.

Эффективность ферм означает, что они требуют меньше материала для выдерживания нагрузок по сравнению со сплошными балками. Как правило, общая эффективность фермы оптимизируется за счет использования меньшего количества материала в поясах и большего количества в элементах связи.

[править] Простая ферма

Это единый треугольник, который можно встретить на каркасной крыше, состоящей из стропил и балки перекрытия.

[править] Ферма Planar

Плоская ферма — это ферма , в которой все элементы лежат в двухмерной плоскости. Фермы этого типа обычно используются последовательно, а фермы располагаются параллельно для образования крыш, мостов и т. Д.

В отличие от плоской фермы , которая лежит в двухмерной плоскости, ферма с пространственным каркасом представляет собой трехмерный каркас из соединенных треугольников.

Существует широкий спектр форм фермы , которые могут быть созданы из различных материалов, общей геометрии и пролета. Некоторые из наиболее распространенных форм описаны ниже.

[править] Ферма Pratt

Также известная как ферма N , эта форма часто используется в длиннопролетных зданиях с пролетами от 20 до 100 м, где подъемные нагрузки могут быть преобладающими, например, в подвесах самолетов.Ферма Pratt использует вертикальные элементы для сжатия и горизонтальные элементы для растяжения. Конфигурация элементов означает, что более длинные диагональные элементы находятся в напряжении только для воздействия гравитационной нагрузки, что позволяет использовать их более эффективно.

[править] Ферма Уоррена

Ферма Warren имеет меньшее количество элементов, чем ферма Pratt , и имеет диагональные элементы, которые поочередно находятся в состоянии растяжения и сжатия. Ферма Элементы образуют серию равносторонних треугольников, чередующихся вверх и вниз.

Эта форма фермы обычно используется для коротких пролетов в промышленных зданиях и называется так потому, что позволяет получить максимальную выгоду от естественного освещения за счет использования остекления на более крутых склонах, выходящих на север (иногда называемых пилообразная крыша). Обычно на более крутой наклонной части фермы имеется вторая ферма , идущая перпендикулярно плоскости фермы северного фонаря , обеспечивая большое пространство без колонн.

Как правило, деревянные фермы длиной до 8 м используются при строительстве крыш домов. Они имеют форму простого треугольника с вертикальным элементом между вершиной и нижним поясом.

Подобно ферме стойки цоколя , но с диагональными элементами между центром нижнего пояса и каждым из наклонных верхних поясов, фермы столба цоколя могут охватывать 10 м.

Верхние и нижние пояса параллельны, что позволяет строить перекрытия или плоские крыши.

[править] Другие типы фермы:

Другие варианты включают:

  • Howe ферма .
  • Ножничная крыша ферма .
  • Вальмовая ферма .
  • Тетива Ферма .
  • Вентилятор ферма .
  • Fink Ферма .
Ферма

— Designing Buildings Wiki

Ферма — это конструкция, состоящая из элементов, организованных в соединенные треугольники, так что вся сборка ведет себя как единый объект.Фермы чаще всего используются в мостах, крышах и башнях.

Ферма состоит из сети треугольников, соединенных вместе, чтобы обеспечить равномерное распределение веса и управление изменением растяжения и сжатия без изгиба или сдвига. Треугольник является геометрически стабильным по сравнению с четырехсторонней (или более) формой, для которой требуется, чтобы угловые соединения были зафиксированы во избежание срезания.

Фермы состоят из блоков треугольной формы с прямыми элементами.Концы этих элементов соединяются в соединениях, известных как узлы. Они способны нести значительные нагрузки, передавая их на несущие конструкции, такие как несущие балки, стены или грунт.

Как правило, фермы используются для:

Фермы обычно состоят из трех основных элементов:

  • Верхний пояс, обычно сжатый.
  • Нижний пояс, который обычно находится в растянутом состоянии.
  • Распорка между верхними и нижними поясами.

Верхние и нижние пояса фермы обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению и, следовательно, сопротивление общему изгибу, в то время как распорка сопротивляется силам сдвига.

Эффективность ферм означает, что они требуют меньше материала для выдерживания нагрузок по сравнению со сплошными балками. Как правило, общая эффективность фермы оптимизируется за счет использования меньшего количества материала в поясах и большего количества в элементах связи.

[править] Простая ферма

Это единый треугольник, который можно встретить на каркасной крыше, состоящей из стропил и балки перекрытия.

[править] Ферма Planar

Плоская ферма — это ферма , в которой все элементы лежат в двухмерной плоскости. Фермы этого типа обычно используются последовательно, а фермы располагаются параллельно для образования крыш, мостов и т. Д.

В отличие от плоской фермы , которая лежит в двухмерной плоскости, ферма с пространственным каркасом представляет собой трехмерный каркас из соединенных треугольников.

Существует широкий спектр форм фермы , которые могут быть созданы из различных материалов, общей геометрии и пролета. Некоторые из наиболее распространенных форм описаны ниже.

[править] Ферма Pratt

Также известная как ферма N , эта форма часто используется в длиннопролетных зданиях с пролетами от 20 до 100 м, где подъемные нагрузки могут быть преобладающими, например, в подвесах самолетов. Ферма Pratt использует вертикальные элементы для сжатия и горизонтальные элементы для растяжения.Конфигурация элементов означает, что более длинные диагональные элементы находятся в напряжении только для воздействия гравитационной нагрузки, что позволяет использовать их более эффективно.

[править] Ферма Уоррена

Ферма Warren имеет меньшее количество элементов, чем ферма Pratt , и имеет диагональные элементы, которые поочередно находятся в состоянии растяжения и сжатия. Ферма Элементы образуют серию равносторонних треугольников, чередующихся вверх и вниз.

Эта форма фермы обычно используется для коротких пролетов в промышленных зданиях и называется так потому, что позволяет получить максимальную выгоду от естественного освещения за счет использования остекления на более крутых склонах, выходящих на север (иногда называемых пилообразная крыша).Обычно на более крутой наклонной части фермы имеется вторая ферма , идущая перпендикулярно плоскости фермы северного фонаря , обеспечивая большое пространство без колонн.

Как правило, деревянные фермы длиной до 8 м используются при строительстве крыш домов. Они имеют форму простого треугольника с вертикальным элементом между вершиной и нижним поясом.

Подобно ферме стойки цоколя , но с диагональными элементами между центром нижнего пояса и каждым из наклонных верхних поясов, фермы столба цоколя могут охватывать 10 м.

Верхние и нижние пояса параллельны, что позволяет строить перекрытия или плоские крыши.

[править] Другие типы фермы:

Другие варианты включают:

  • Howe ферма .
  • Ножничная крыша ферма .
  • Вальмовая ферма .
  • Тетива Ферма .
  • Вентилятор ферма .
  • Fink Ферма .

Фермы и типы ферм

Фермы — ключевая инженерная особенность развивающегося конкурса гражданского строительства.Действительно, длиннопролетные конструкции с малым весом — основная причина увеличения спроса на фермы в строительной отрасли. Поскольку из-за использования стали в качестве строительного материала, из-за ее более высокой прочности при меньшей массе, фермы стали играть важную роль в гражданских конструкциях вместе с развитием сталелитейной промышленности. В последние годы и даже сейчас, учитывая эстетику, эти фермы изготавливаются также из деревянных досок. Фермы крыш, мосты, электрические и телекоммуникационные башни и даже структурные рамы используют эти фермы в качестве своих неотъемлемых структурных форм.

Определение фермы

Фермы просто определяются как триангуляция элементов для создания стабилизированной конструкции. Математически триангуляция — это стабильная конфигурация. Обычно ферма имеет элементы, называемые верхним поясом, нижним поясом, вертикальным поясом и диагональным поясом. Основные функции ферм

  1. Несущие нагрузки от надстроек
  2. Обеспечивает адекватную боковую устойчивость всей конструкции

В процессе проектирования есть несколько основных допущений.Следует уточнить, что конструкция ферм должна соответствовать проектным допущениям, чтобы избежать нежелательных отказов из-за разброса сил и нагрузок. Ниже приведены допущения при проектировании фермы.

  1. Элементы фермы будут воспринимать только осевые силы
  2. Узлы, то есть соединения элементов, выполнены в виде шарнирных соединений, поэтому моменты не передаются на элементы фермы
  3. Все внешние нагрузки и реакции действуют только на узлы
  4. Обычно ферма должна находиться в плоскости.

Обычно элементы ферм изготавливаются в виде двутавровых секций, углов, Т-образных секций, трубных секций, квадратных секций и секций швеллеров. Секции I более предпочтительны в качестве оптимизированной секции с точки зрения структурных сил.

Типы ферм
  1. Простая ферма — обозначает одну треугольную ферму. Эти фермы чаще всего используются в качестве стропильных ферм.
  2. Планарная ферма — как следует из названия, это двухмерная ферма.Если все элементы и узлы находятся на плоской поверхности, то эта ферма является плоской.
  3. Ферма пространственного каркаса — В отличие от плоской фермы, элементы и узлы расположены в трехмерном пространстве. Электрические и телекоммуникационные вышки — один из простейших примеров, которые мы видим в повседневной жизни.

Формы ферм

1. Ферма Pratt

Форма фермы Pratt для нагрузок в направлении силы тяжести

Форма фермы Pratt для подъемных нагрузок (нагрузки, противоположные силе тяжести)

2.Ферма Уоррена

3. Ферма северного света

4. Ферма Vierendeel

Ферма королевской почты, ферма тетивы, ферма стойки королевы, плоская ферма, линзовидная ферма — это некоторые другие формы ферм, используемые в промышленности.

Комментарии

комментария

Что такое ферма? — Учебник по гражданскому строительству

Ферма — это конструкция, состоящая из набора элементов, соединенных штифтовыми соединениями или узлами .Теоретически шарнирные соединения не оказывают сопротивления вращению и ведут себя как шарниры. На практике это не всегда так. Преимущество фермы состоит в том, что элементы преимущественно подвергаются осевой нагрузке. Это означает, что они либо сжимаются, либо растягиваются, либо не имеют силы, так называемые элементы с нулевым усилием. Это делает фермы особенно эффективной структурной формой.

В этом руководстве мы обсудим общие формы ферм, их особенности, приблизительные методы анализа и ключевые предположения, которые относятся к нашему анализу.

Один из первых способов знакомства студентов-инженеров со структурным анализом и путями нагружения — это анализ ферм с штифтовым соединением. Для этого есть несколько причин; Во-первых, ферма — это очень простая конструкция, которую легко понять и проанализировать. Путем простого анализа мы можем довольно легко проследить путь нагрузки через ферму и визуализировать, как сила передается через конструкцию.

Другая причина, по которой мы вводим фермы на раннем этапе изучения инженерии, заключается в том, что они настолько распространены.Мы видим их повсюду в искусственной среде. Их простота противоречит их исключительной способности преодолевать очень большие расстояния с большой эффективностью. Именно эта эффективность делает их хорошо подходящими в качестве конструкций для крыш и мостов.

Общие типы фермы

Существует много общих форм или образцов фермы, которые возникли в ответ на различные варианты использования. Некоторые из наиболее распространенных — это Пратт, Хоу, Уоррен и модифицированный Уоррен. Рисунок фермы относится к расположению внутренних вертикальных и диагональных элементов.Верхние и нижние горизонтальные элементы часто называют поясами фермы или стрелами.

Pratt

Ферма Пратта (впервые предложенная Томасом Праттом в 1844 году) является одной из наиболее распространенных форм фермы и состоит из вертикальных и диагональных элементов, образующих N-образную форму или узор. Диагональные элементы расположены так, что они развивают только растягивающие усилия. Таким образом, они могут быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать только осевое растяжение, что позволяет избежать анализа потери устойчивости при сжатии. Вертикальные элементы фермы Pratt развивают сжимающие силы.Это означает, что они, как правило, будут более прочными и способны противостоять продольному изгибу. Простота фермы Pratt позволяет использовать методы анализа.

Ферма Pratt: зеленых элементов на растяжение, красных элементов на сжатие, серые элементы с нулевым усилием

Хау

Ферма Howe предшествует ферме Pratt на 4 года и была предложена Уильямом Хоу в 1840 году. По сути, она является обратной стороной фермы Pratt (перевернутая ферма Pratt). В результате в ответ на вертикальную или гравитационную нагрузку вертикальные элементы обычно испытывают растяжение, а диагональные элементы — сжатие.Это немного менее выгодно, чем конфигурация фермы Пратта, поскольку более длинные диагональные элементы должны теперь противостоять короблению при сжатии.

Ферма Howe: зеленых элементов на растяжение, красных элементов на сжатие, серые элементы с нулевым усилием

Уоррен

Ферма Уоррена полностью обходится без внутренних вертикальных элементов и состоит из серии равносторонних треугольников. За счет исключения вертикальных элементов ферма Уоррена относительно экономична с точки зрения использования материала.Внутренние диагональные элементы попеременно противостоят силам растяжения и сжатия. Джеймс Уоррен предложил свою ферму Уоррена в 1848 году.

Ферма Уоррена: зеленых элементов на растяжение, красных элементов на сжатие, серые элементы с нулевым усилием

Неслучайно менее чем за десять лет появились три наиболее распространенных формы ферм. 1840-е годы — это период, который характеризует Железнодорожная мания . Это был период интенсивных инвестиций и развития железнодорожных сетей.Это привело к инновациям в конструкции мостов, которые дали нам фермы Уоррена, Хоу и Пратта, которые мы так часто видим сегодня.

Модифицированный Уоррен

Одним из следствий отсутствия вертикальных элементов в ферме Уоррена является то, что верхние и нижние горизонтальные пояса должны охватывать относительно большое расстояние между узлами (или соединениями). Это может стать проблемой, когда горизонтальный элемент находится в состоянии сжатия. В модифицированной ферме Уоррена снова используются вертикальные элементы, уменьшая вдвое расстояние между узлами в верхнем (обычно сжатом) поясе.Это также особенно полезно, когда ферма должна поддерживать вторичную конструкцию, например, прогоны крыши. Одно важное условие, которое следует соблюдать при проектировании фермы, — обеспечить приложение любой внешней нагрузки в узловой точке. Вертикальные элементы в модифицированной ферме Уоррена помогают облегчить это.

Модифицированная ферма Уоррена: зеленых элементов при растяжении, красные элементы при сжатии, серые элементы с нулевым усилием

Ферма Vierendeel

Существует множество вариантов распространенных типов ферм, описанных выше.Однако стоит упомянуть одну конкретную ферму, которая значительно отличается — ферма Vierendeel. Фермы этого типа принципиально отличаются тем, как они передают силы. Общей чертой всех ферм с штифтовым соединением является то, что они имеют треугольную форму. Это продиктовано их шарнирными соединениями, которые не оказывают сопротивления вращению.

Однако ферма Vierendeel имеет прямоугольные или квадратные «отверстия». Это стало возможным благодаря тому, что все элементы жестко соединены. В результате элементы, составляющие ферму Vierendeel, развивают как осевые силы, так и изгибающие моменты.Фермы Vierendeel, как правило, являются более прочными конструкциями из-за необходимости выдерживать осевые и нормальные напряжения из-за изгиба. Преимущество фермы Vierendeel заключается в ее повышенной жесткости (в сочетании с более высокой стоимостью материала) и в том, что пустоты имеют прямоугольную форму. Эта вторая особенность часто делает этот тип фермы подходящим кандидатом в строительных конструкциях, где триангулированная ферма может создавать препятствия для окон и дверей.

Конструкция фермы

Проектирование фермы — относительно простой процесс; Определение приблизительных (схемотехнических) деталей фермы может быть достигнуто с помощью очень элементарного анализа.Расчет приблизительного размера горизонтальных элементов — это вопрос определения осевой силы, развивающейся в точке максимального изгибающего момента.

Быстрый ручной расчет для определения максимальных сил, развиваемых в поясах фермы

Скажем, момент

развивается в середине пролета фермы с простой опорой. Мы можем найти осевую силу в верхнем и нижнем поясе, поделив момент, скажем, на доступное плечо рычага. В этом случае плечо рычага — это расстояние между центром тяжести верхнего и нижнего поясов.Это даст величину осевой силы в верхней и нижней хордах. Силы, которые развиваются в верхнем и нижнем поясах, образуют внутреннюю пару (две параллельные силы, равной величины и противоположного направления), которая сопротивляется изгибающему моменту, вызванному внешними нагрузками.

Предполагая, что случай сжатия будет определять размер обеих поясов, мы можем просто задать элемент, сопротивление продольному изгибу которого превышает осевую нагрузку, создаваемую изгибающим моментом, которому мы должны противостоять.Способность к продольному изгибу будет сильно зависеть от расстояния между боковыми ограничителями. Важно не упускать из виду, как ферма удерживается «вне плоскости».

Определение размера внутренних элементов также просто после определения величины внутренних сил в каждом элементе. В большинстве случаев (статически определенные фермы) это может быть легко достигнуто путем проведения анализа соединений методом и / или анализа секций .Этот анализ позволяет нам быстро спроектировать несколько вариантов фермы в соответствии с конкретными требованиями проекта.

Структурные модели в сравнении с поведением в реальном мире

Важно понимать некоторые общие допущения, которые часто применяются при расчете фермы. Фактически, эти предположения говорят о более фундаментальном моменте, который применим к структурному анализу в целом и, в частности, к «ручным» методам анализа, в отличие от компьютерного анализа.

Дело в том, что … когда мы приступаем к анализу фермы, мы сначала должны построить модель, на которой будет основан наш анализ.Эта модель вполне может быть линейной диаграммой, нарисованной на странице. Но мы всегда должны помнить, что модель — несовершенное представление структуры реального мира . Это наше приближение к реальной структуре и почти никогда не улавливает 100% деталей реальной структуры.

Иногда эти различия между моделью и структурой весьма незначительны, и в этом случае мы можем быть более уверенными в нашем анализе. Однако, если мы не будем осторожны, упрощающие предположения, которые облегчают наш анализ, могут быть настолько ограничивающими, что поведение модели не будет хорошим представлением структуры.Понимание того, как ваши предположения ухудшают точность вашей модели, имеет решающее значение.

Допущения при анализе фермы

Выдержка из моего курса Основы структурного анализа — пройдите курс здесь …

Итак, какие допущения применимы к анализу ферм? О первом уже упоминалось; мы предполагаем, что узлы или соединения, которые соединяют элементы, ведут себя как штифты. Другими словами, если мы рассмотрим два члена, которые встречаются вместе, они могут свободно вращаться относительно друг друга.Отсюда следует, что через соединение нельзя передавать изгибающие моменты, только сила.

Это приводит ко второму предположению; элементы фермы подвергаются только осевым нагрузкам, растяжению, сжатию или отсутствию силы. Если все внешние нагрузки приложены к соединениям, то ни один из элементов не будет вызывать изгиба. Конечно, если бы к элементу между соединениями была приложена внешняя сила, в этом элементе возникли бы нормальные напряжения из-за изгиба, но мы обычно стараемся по возможности избегать этой «межузловой» нагрузки в фермах.

Возникает очевидный вопрос: насколько верны эти предположения? Что касается шарнирных соединений, на самом деле настоящие штифты, позволяющие свободное вращение, используются очень редко. В основном это связано с относительно высокой стоимостью изготовления таких соединений. В стальной ферме соединения почти всегда выполняются болтами или сваркой. Таким образом, изгибающие моменты будут в некоторой степени передаваться через соединения и, следовательно, внутри конструкции.

Однако геометрия шарниров обычно такова, что их способность передавать момент весьма ограничена.Таким образом, наше предположение обычно приводит к тому, что поведение модели относительно мало отклоняется от фактического поведения конструкции. Что касается элементов, развивающих только осевые нагрузки, из нашего обсуждения соединений следует, что если межузловая нагрузка сведена к минимуму, преобладающим действием, испытываемым элементами, будет осевое усилие. Итак, в целом наши модели ферм, которые мы используем для выполнения метода сечений и метода расчета стыков, являются довольно разумной аппроксимацией реальных ферм.


Ферменные конструкции | SpringerLink

Раздел

  • 2 Цитаты
  • 88 тыс. Загрузки

Abstract

Ферменные конструкции представляют собой особый класс конструкций, в которых отдельные прямые элементы соединяются в местах соединения.Предполагается, что элементы соединены с соединениями таким образом, чтобы допускать вращение, и, таким образом, из соображений равновесия следует, что отдельные элементы конструкции действуют как стержни, то есть элементы конструкции, которые могут нести только осевую силу при растяжении или сжатии. В статически определенной ферме все силы стержня могут быть определены уравнениями равновесия, приложенными к стержням и соединениям фермы. Существует несколько стратегий выполнения соответствующих вычислений, и в этой главе будут описаны три из них.Первый и наиболее простой в концептуальном плане метод состоит в рассмотрении каждого сочленения как изолированного тела, для которого должны выполняться уравнения равновесия. В качестве альтернативы силы стержня можно рассчитать, используя секции для разделения больших частей конструкции, а затем применяя подходящие уравнения равновесия для этих больших частей. Для двух классических методов соединения и секций характерно то, что они организованы для последовательного определения усилий стержня и, таким образом, удобны для расчета сил стержня или их части вручную.В качестве альтернативы можно разработать общий систематический метод для упругих ферм, независимо от того, являются ли они статически определенными или неопределенными. Метод состоит в систематической постановке уравнений равновесия всех соединений с использованием упругих свойств стержней. Этот метод является частным случаем метода конечных элементов и здесь проиллюстрирован простой программой MATLAB MiniTruss.

Ключевые слова

Виртуальная рабочая ферма Вертикальная проекция Горизонтальная проекция Плоская ферма

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами.Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Информация об авторских правах

© Springer Science + Business Media Dordrecht 2013

Авторы и аффилированные лица

  1. 1. Кафедра машиностроения, Технический университет Дании, Конгенс Люнгби, Дания

% PDF-1.4 % 216 0 объект > эндобдж xref 216 107 0000000016 00000 н. 0000002492 00000 н. 0000002612 00000 н. 0000003366 00000 н. 0000003996 00000 н. 0000004091 00000 н. 0000004412 00000 н. 0000004557 00000 н. 0000004655 00000 н. 0000014049 00000 п. 0000016113 00000 п. 0000016143 00000 п. 0000016178 00000 п. 0000016724 00000 п. 0000016746 00000 п. 0000016843 00000 п. 0000017714 00000 п. 0000017736 00000 п. 0000017881 00000 п. 0000018104 00000 п. 0000018249 00000 п. 0000020614 00000 п. 0000020869 00000 п. 0000020901 00000 п. 0000020933 00000 п. 0000021488 00000 п. 0000027530 00000 п. 0000028072 00000 п. 0000028626 00000 п. 0000028892 00000 п. 0000031749 00000 п. 0000031894 00000 п. 0000031927 00000 п. 0000032782 00000 п. 0000032804 00000 п. 0000033660 00000 п. 0000033682 00000 п. 0000033919 00000 п. 0000034104 00000 п. 0000035173 00000 п. 0000035214 00000 п. 0000036117 00000 п. 0000036139 00000 п. 0000036972 00000 н. 0000036994 00000 п. 0000037488 00000 п. 0000037510 00000 п. 0000038034 00000 п. 0000038056 00000 п. 0000038078 00000 п. 0000038101 00000 п. 0000038123 00000 п. 0000038146 00000 п. 0000038169 00000 п. 0000038191 00000 п. 0000038214 00000 п. 0000038237 00000 п. 0000063097 00000 п. 0000063121 00000 п. 0000063145 00000 п. 0000063250 00000 п. 0000064498 00000 н. 0000064521 00000 п. 0000064630 00000 н. 0000064652 00000 п. 0000064674 00000 п. 0000064697 00000 п. 0000064720 00000 н. 0000064742 00000 п. 0000064765 00000 п. 0000064787 00000 п. 0000064810 00000 п. 0000065330 00000 п. 0000065357 00000 п. 0000065384 00000 п. 0000065411 00000 п. 0000065538 00000 п. 0000065692 00000 п. 0000065821 00000 п. 0000065975 00000 п. 0000066129 00000 п. 0000066150 00000 п. 0000066212 00000 п. 0000066247 00000 п. 0000152863 00000 н. 0000152902 00000 н. 0000153029 00000 н. 0000153158 00000 н. 0000153211 00000 н. 0000153247 00000 н. 0000153273 00000 н. 0000153375 00000 н. 0000153650 00000 н. 0000153671 00000 н. 0000153732 00000 н. 0000153767 00000 н. 0001120773 00000 п. 0001120812 00000 п. 0001120939 00000 п. 0001121068 00000 п. 0001121121 00000 п. 0001121157 00000 п. 0001121183 00000 п. 0001121285 00000 п. 0001121559 00000 п. 0000002668 00000 н. 0000003344 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 217 0 объект > эндобдж 218 0 объект > эндобдж 321 0 объект > транслировать HRKOQB ִ â4} ȎEiY55ąYX 1} Afcҝ.\ ԘuDф? Ε 蚁 \ * 8d_A @ кВт ݵ

Ферма: определение, конструкция и типы — видео и стенограмма урока

Определение фермы

Ферма — это конструкция, которая использует внутреннюю геометрическую стабильность треугольника, чтобы равномерно распределять вес и справляться с изменяющимся растяжением и сжатием. Ферма использует сеть треугольников, которые соединяются таким образом, что давление и натяжение прикладываются к точкам углов каждого треугольника, чтобы использовать их устойчивость для поддержки конструкции.Соединяя ряд ферм вместе, можно безопасно перенести огромный вес на несущие балки, стены или непосредственно на землю. На схеме треугольники, используемые на мосту, созданы для борьбы с боковым ветром. Неравномерная сила, которую мост принимает от ветра, затем безопасно распределяется за счет устойчивости конструкции фермы.

Схема фермы

Типы и конструкции ферм

Помимо использования треугольных форм для придания устойчивости ферме, не существует конкретной конструкции, определяющей внешний вид фермы.Конструкция фермы действительно определяется тем, как и для чего она используется. Если ферма используется в зданиях или башнях, то ферма предназначена для противодействия смещающим нагрузкам, с которыми может столкнуться здание, от ветра и погоды, или для того, чтобы равномерно и безопасно переносить вес на фундамент. Напротив, ферма, используемая в мосте, будет использовать треугольные узоры, чтобы гарантировать безопасное распределение нагрузки от поезда или автомобиля на колонны или на землю. Хотя существует множество применений фермы, от изделий до архитектуры, они чаще всего используются в крышах, мостах и ​​башнях.

Кровельные фермы часто используются при строительстве наклонных крыш для стабилизации перемещаемого веса, которому они подвергаются в течение своего срока службы. Крыша, под которой вы сейчас сидите, может быть подвержена воздействию снега, который накапливается на ней, или ветра, который ударяет по ней с того или иного направления. Ферма гарантирует, что изменяющиеся силы, с которыми может столкнуться крыша, известные архитекторам как live load , не заставят ее сдвинуться или разрушиться.

Мост Уоррена Трасса

Строительство железных дорог, дорог для новых автомобилей и поездов повышенной проходимости означает, что инженерам приходится делать больше, чем просто прокладывать рельсы или мощеные дороги.Ферма Уоррена использует повторяющийся узор «v» на изображении, чтобы гарантировать, что вес, приложенный к мосту, равномерно распределяется на анкеры или башни, и что ее можно быстро и легко построить. Еще одна распространенная ферма, используемая в мостах, — это ферма Pratt. Рисунок этой фермы переключается в середине моста и имеет структуру «z». Ферма Pratt Truss позволяет строителю сделать более легкий мост, хотя его длина ограничена.

Фермы часто используются при строительстве башен, и вы можете увидеть многие фермы в любое время, когда проезжаете по высоковольтным линиям электропередачи.Ферма также использовалась для эстетической привлекательности, а также для ее полезности. Один из самых известных примеров, Эйфелева башня, была построена для Всемирной выставки 1889 года в Париже. Фермы использовались для соединения опор с самой башней, чтобы гарантировать, что конструкция будет распределять вес, который она будет нести, на опоры. Фермы также предохраняли башню от скручивания или разрушения.

Краткое содержание урока

На этом уроке мы увидели, что ферма представляет собой универсальную конструкцию, которая позволяет конструкциям безопасно переносить вес на их фундаменты и анкеры.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.