Ферма (конструкція)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Металева фермова конструкція моста
Плоскі дерев'яні ферми дахових конструкцій
Просторова конструкція ферми опори лінії електропередач

Фе́рма (фр. ferme, від лат. firmus — міцний, сильний) — тримальна геометрично незмінна конструкція, що складається з прямолінійних стрижнів, вузлові з'єднання яких в розрахунках вважаються шарнірними.

Не зважаючи на те, що стрижні у вузлових ферми з'єднуються жорстко зварюванням, болтами, заклепками чи є монолітною конструкцією, експерименти показують що згинальні моменти в прямолінійних стрижнях значно менші у порівнянні з поздовжніми зусиллями. Тому у практичних розрахунках згинальними моментами нехтують і при побудові розрахункової схеми ферми допускають, що у вузлах встановлені ідеальні циліндричні шарніри.

Призначення ферм[ред.ред. код]

Ферми застосовують головним чином у будівництві (покриття промислових і цивільних будівель, ангарів, вокзалів, ринків, спортивних споруд, прогінні елементи залізничних і автодорожніх мостів, вежі, крани, нафтові вишки, опори ліній високовольтних мереж, гідротехнічні затвори та ін.), а також як тримальні конструкції машин і механізмів. За видом матеріалу ферми бувають металеві, залізобетонні, дерев'яні та комбіновані.

При використанні ферм як тримальної системи споруди вибирають такі конструктивні рішення, які передбачають передачу навантаження лише у вузлах ферми, щоб уникнути прогинів стрижнів. Тоді у стержнях ферми виникають тільки поздовжні зусилля розтягу-стиску. Відсутність згину стрижнів дозволяє обирати менші розміри їх поперечного перерізу порівняно зі стержнями, що працюють на згин. Завдяки цьому витрати матеріалу у фермах менші ніж у балках, вони легші за масою, зате трудомісткість їх виготовлення більша.

Конструкції ферм[ред.ред. код]

Точки сполучення стержнів ферми називають вузлами. Стрижні, що розташовані по контуру вгорі і внизу ферми утворюють відповідно верхній і нижній пояси, а стрижні, що розташовані між поясами ферми утворюють решітку. Решітка складається з похилих стрижнів — розкосів та вертикальних — стоянів. Розтягнуті стояни інколи називають підвісами. Стояни та розкоси, що розташовані біля опор, називають опорними. Горизонтальна проекція відстані між опорами ферми називається прогоном. Горизонтальна проекція відстані між суміжними вузлами верхнього або нижнього поясів називається відповідно верхньою або нижньою панеллю. Найбільша відстань між вузлами верхнього і нижнього поясів — висота ферми.

За своїм окресленням ферми можуть бути з паралельними, трикутними, полігональними (багатокутними) або з криволінійними поясами, та поясами трапецоїдної форми — однопохилі і двопохилі.

За характером опорних закріплень розрізняють балкові, консольні, консольно-балкові, розпірні ферми.

За системою решітки розрізняють: ферми з розкосою решіткою, особливість яких — послідовне розташування розкосів і стояків, безрозкосі — з трикутною решіткою, яка складається тільки з розкосів, ферми з напіврозкосою решіткою, у якій розкоси сполучаються з серединою стояка. Якщо у кожній панелі ферми два або більше розкоси, то такі ферми називають дворозкосими, або багаторозкосими.

Розрахунок ферм[ред.ред. код]

Розрахунок переважної більшості ферм розпочинається із визначення опорних реакцій. При цьому складають рівняння рівноваги для всієї ферми, у формі рівнянь проекцій або моментів.

Визначення внутрішніх зусиль у стержнях простих ферм ґрунтується на загальному методі перерізів, який широко використовують у опорі матеріалів. У стрижнях ферми від зовнішнього навантаження, прикладеного у вузлах, виникають поздовжні розтягувальні або стискальні зусилля. Перед розрахунком всі зусилля у стержнях ферми вважають розтягувальними. Якщо у результаті розрахунку отримують додатне значення зусилля, то стрижень розтягнутий, а якщо від'ємне — стиснутий.

Для визначення внутрішніх зусиль ферми розсікають перерізом її вузли або окремі частини і розглядають умови їх рівноваги під дією зовнішніх сил і внутрішніх зусиль. Перерізи слід проводити так, щоб рівняння рівноваги були з одним невідомим, що дозволяє уникнути сумісного розв'язування системи рівнянь.

Визначення зусиль у стержнях ферм складних конструкцій може виконуватись методом можливих переміщень або на основі енергетичних підходів.

Посилання[ред.ред. код]

Див. також[ред.ред. код]