Конструкция ферма
Ферма (конструкция) | это... Что такое Ферма (конструкция)?
У этого термина существуют и другие значения, см. Ферма (значения).
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.
Содержание
|
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
- Стропильные
- ферма Пратта (с жатыми стойками и растянутыми раскосами)
- ферма Уорренна (с решёткой из треугольников)
- Бельгийская (треугольная) ферма
- ферма с перекрёстными подкосами
- 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
- Башенный кран.
- Металлическая опора линии электропередач (ЛЭП).
- Эйфелева башня
См. также
- Ферменные конструкции МКС
- Фермомобиль
- Балка Виренделя
- Тенсёгрити
Примечания
- ↑ Дарков А.В. Строительная механика. — М.: Высшая школа, 1986. — 607 с.: ил.
Ссылки
- Классификация ферм
- Расчет фермы, рамы (он-лайн программа)
Ферма (конструкция) | это... Что такое Ферма (конструкция)?
У этого термина существуют и другие значения, см. Ферма (значения).
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.
Содержание
|
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
- Стропильные
- ферма Пратта (с жатыми стойками и растянутыми раскосами)
- ферма Уорренна (с решёткой из треугольников)
- Бельгийская (треугольная) ферма
- ферма с перекрёстными подкосами
- 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
- Башенный кран.
- Металлическая опора линии электропередач (ЛЭП).
- Эйфелева башня
См. также
- Ферменные конструкции МКС
- Фермомобиль
- Балка Виренделя
- Тенсёгрити
Примечания
- ↑ Дарков А.В. Строительная механика. — М.: Высшая школа, 1986. — 607 с.: ил.
Ссылки
- Классификация ферм
- Расчет фермы, рамы (он-лайн программа)
Ферма - Проектирование зданий
Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимальное удобство на нашем веб-сайте. Вы можете узнать о наших файлах cookie и о том, как отключить файлы cookie, в нашей Политике конфиденциальности. Если вы продолжите использовать этот веб-сайт без отключения файлов cookie, мы будем считать, что вы довольны их получением.
Закрывать.
Редактировать эту статью
Последняя редакция 20 окт 2022
См. вся история
|
Содержимое
|
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 перемычки треугольников, соединенных вместе для обеспечения равномерного распределения веса и управления изменением напряжения и сжатия без изгиба или сдвига.
Треугольник геометрически стабилен по сравнению с четырехсторонней (или более) формой, которая требует фиксации угловых соединений для предотвращения сдвига.
Фермы состоят из треугольных элементов, состоящих из прямых элементов. Концы этих элементов соединены в соединениях, известных как узлы. Они способны нести значительные нагрузки, передавая их на несущие конструкции, такие как несущие балки, стены или грунт.
Обычно фермы используются для:
- Увеличение пролетов.
- Минимизация веса конструкции.
- Уменьшенный прогиб.
- Поддержка тяжелых грузов.
Фермы обычно состоят из трех основных элементов:
- Верхний пояс, который обычно подвергается сжатию.
- Нижний пояс, обычно находящийся в напряжении.
- Распорка между верхним и нижним поясами.
Верхний и нижний поясы фермы обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению и, таким образом, сопротивление общему изгибу, в то время как раскосы противостоят силам сдвига.
Эффективность ферм означает, что они требуют меньше материала для поддержки нагрузок по сравнению со сплошными балками. Как правило, общая эффективность 9Ферма 0057 оптимизирована за счет использования меньшего количества материала в поясах и большего количества в элементах жесткости.
[править] Простая
фермаЭто единый треугольник, который можно найти в каркасной крыше, состоящей из стропил и потолочной балки.
[править] Плоская ферма
Плоская ферма представляет собой ферму , в которой все элементы лежат в двумерной плоскости. Этот тип фермы обычно используется последовательно, с фермы , расположенные параллельно для образования крыш, мостов и т. д.
В отличие от плоской фермы , лежащей в двумерной плоскости, пространственная рама ферма представляет собой трехмерный каркас из соединенных треугольников.
Существует множество форм ферм , которые могут быть созданы из различных материалов, общей геометрии и пролета. Некоторые из наиболее распространенных форм описаны ниже.
[править] Ферма Pratt
Эта форма, также известная как ферма N , часто используется в зданиях с большими пролетами, с пролетами от 20 до 100 м, где могут преобладать подъемные нагрузки, например в ангарах самолетов. Ферма Pratt использует вертикальные элементы для сжатия и горизонтальные элементы для растяжения. Конфигурация элементов означает, что более длинные диагональные элементы испытывают растяжение только из-за действия гравитационной нагрузки, что позволяет использовать их более эффективно.
[править] Ферма Уоррена
Ферма Уоррена имеет меньше элементов, чем ферма Пратта , и имеет диагональные элементы, которые попеременно находятся в состоянии растяжения и сжатия.
Элементы фермы образуют ряд 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 крутом склоне, обращенном на север (иногда называемом зубчатая крыша). Это обычное явление на более крутом склоне ферма , чтобы иметь вторую ферму , проходящую перпендикулярно плоскости северного фонаря фермы , обеспечивая большое пространство без колонн.
Обычно изготавливаемые из дерева и имеющие пролет до 8 м, шкворневые фермы обычно используются при строительстве крыш жилых домов. Они имеют форму простого треугольника с вертикальным элементом между вершиной и нижним поясом.
Подобно ферме шкворня , но с диагональными элементами между центром нижнего пояса и каждым наклонным верхним поясом, фермы шкворня могут иметь пролет 10 м.
Верхний и нижний пояса параллельны, что позволяет строить полы или плоские крыши.
Ферма Белфаста представляет собой ферму , состоящую из нижнего горизонтального элемента или анкерной балки и изогнутого верхнего элемента или дуги, которая имеет меньшие пересекающиеся элементы в различных точках в виде веерной сетки или решетчатого рисунка. Радиус верхнего криволинейного элемента равен половине радиуса точки разбивки линий веера.
[править] Другие типы ферм:
Другие варианты включают:
- Ферма Howe .
- Ножничная ферма крыши.
- Бедро Ферма .
- Тетива ферма .
- Вентилятор Ферма .
- Финк Ферма .
- Распорная рама.
- Строительство мостов.
- Центр Ситигруп.
- Домашние крыши.
- Косынка.
- Крыша Hammerbeam.
- Длиннопролетная крыша.
- Скатная крыша.
- Каркас портала.
- Прогоны.
- Обшивка.
- Пространственная рама.
- Металлоконструкции.
- Стойка.
- Галстуки.
- Типы крыш.
- Виды структурной нагрузки.
- Доля
- Добавить комментарий
- Отправьте нам отзыв
- Вид история комментариев
Что такое фермы? Как работают фермы в каркасе дома
Одним из вариантов каркаса крыши является использование стропильной системы. Использование ферм над стропилами дает ряд преимуществ, в том числе создание максимальной прочности для восприятия внешних нагрузок и снижение общей стоимости проекта. Узнайте, как фермы работают конструктивно, а также о конкретных конструкциях, которые можно использовать в строительстве.
В этой статье
- 1 Что такое ферма?
- 2 Что такое сила сжатия?
- 3 Элементы фермы
- 4 6 типов ферм
Что такое ферма?
Ферма представляет собой паутинную конструкцию крыши из дерева или стали, в которой используется растяжение и сжатие для создания прочных и легких компонентов, способных перекрывать большие расстояния.
Стороны сжимаются, а дно растягивается, чтобы сопротивляться разрыву. Инженеры проектируют фермы так, чтобы они выдерживали три типа нагрузок, связанных со зданием:
- Временные нагрузки. Временные силы внутри здания включают людей, мебель, технику и автомобили.
- Постоянные грузы. Постоянные нагрузки, такие как балки, стены и полы, составляют структуру здания.
- Экологические нагрузки. Такие силы, как ветер, дождь или снег, воздействуют на здание сбоку.
В качестве альтернативы стропилам используются стропильные фермы, рассчитанные на больший вес. Фермы обычно строятся на заводе, а не на строительной площадке, что делает их менее дорогими — фактически они могут сократить затраты на каркас крыши на целых 50%.
Что такое сила сжатия?
Сила сжатия является ключевым понятием, которое необходимо понимать при работе над любым строительным проектом, независимо от его размера.
Сжатие — это сила, которая сближает элементы, а напряжение их разъединяет. Конструкция ферм и других частей каркаса дома распределяет нагрузки на землю.
Элементы фермы
Ферма крыши состоит из трех компонентов: верхнего пояса, нижнего пояса и раскосов. Существует множество различных конструкций, которые можно использовать для фермы. В большинстве случаев есть два верхних пояса и один нижний пояс, которые соединяются в треугольную форму. Стойки, используемые в качестве распорок, чередуются по разным схемам, чтобы распределить нагрузку по верхнему и нижнему поясам.
При строительстве конструкции подрядчик обычно не несет ответственности за строительство ферм крыши. Вместо этого они будут предварительно изготовлены на заводе, а затем доставлены на место работы. Чтобы помочь вам в процессе установки, должны быть инструкции и схемы того, как каждый элемент вписывается в общий дизайн. Обычно две основные фермы устанавливаются с обоих концов крыши, затем сверху устанавливается коньковая балка для их соединения.
Далее крепятся любые дополнительные фермы.
Поскольку фермы требуют нижнего пояса для создания сжатия и растяжения, под ним обычно должен быть плоский потолок. Нет места для создания мансарды или сводчатого потолка. Домовладельцы, которым нужен любой из этих элементов дизайна, должны вместо этого выбрать стропила, что может увеличить стоимость проекта.
6 типов ферм
Ферму можно сконфигурировать различными способами. Вот краткий обзор некоторых из самых популярных типов конструкций ферм.
- Ферма Уоррена . Обычно используемая для мостов ферма Уоррена спроектирована с использованием нескольких равносторонних треугольников, а не вертикальных элементов. Каждая диагональная часть чередуется между напряжением и сжатием. Однако можно добавить вертикальные элементы, чтобы удлинить пролет конструкции с помощью ферм Уоррена.
- Ферма Пратта. В ферменной системе Pratt используются как вертикальные, так и диагональные элементы.
Вертикальные части сжимаются, а диагональные – растягиваются. Все диагональные части указывают на центральные вертикальные элементы. Первоначально разработанная для мостов ферма Пратта была модифицирована и для использования на крышах. - Ферма King Post . Эта форма ферм экономична, проста и эстетична при использовании для крыш. Есть два верхних пояса и один нижний пояс с центральной вертикальной стойкой (метко названной King Post) в центре посередине. Нижний пояс может быть изогнут для элегантного вида, когда ферма крыши остается открытой.
- Ферма Queen Post . Ферма Queen Post похожа на конструкцию King. Но вместо одной центральной стойки посередине ферма Queen Post имеет две более короткие стойки, поддерживающие верхний и нижний пояса. Одним из преимуществ является то, что этот тип фермы может иметь отверстия с более длинным пролетом по сравнению с фермой King.
- Фронтонная ферма .
Это еще один тип фермы крыши, в которой три элемента фермы образуют треугольник. В центре есть несколько вертикальных элементов, обеспечивающих дополнительную поддержку. Этот стиль часто используется на каждом конце крыши. - Ферма Виренделя . Ферма Viernedeel уникальна тем, что в ней не используются диагональные элементы. Верхний и нижний пояса обычно параллельны, с несколькими вертикальными элементами, охватывающими всю ширину фермы. Хотя фермы Vierendeel не так распространены, как другие конструкции ферм, они могут быть выгодны, поскольку отсутствие в них диагональных элементов оставляет место для окон или дверей.
Понимание того, как работают фермы, имеет решающее значение для структурной целостности любого здания. Инженер проектирует фермы крыши проекта, которые производитель затем производит и поставляет. Оттуда работа подрядчика состоит в том, чтобы установить фермы как часть каркаса дома, чтобы убедиться, что он может выдерживать живые, неподвижные и экологические нагрузки.
