VII. Ферми

7.1. Системи ферм та область їх використання

Фермою називають решітчасту конструкцію, що складається з окремих прямолінійних стержнів, які з’єднуються в вузлах, утворюючи геометрично незмінну систему.

Ферми широко застосовують в покриттях будівель, в міжповерхових перекриттях в мостах, радіо- та телевежах, опорах ліній електропередач та інших конструкціях. Таке широке використання ферм пояснює і різноманітність статичних схем їх роботи.

За статичною ознакою розрізняють наступні системи ферм:

1) балочного типу, в яких не виникає зусилля розпору від вертикального навантаження, а саме

- однопролітні розрізні;

- багатопролітні нерозрізні;

- консольні горизонтальні;

- консольні вертикальні (башти);

Рис. 7.1.

2) рамного типу;

Рис. 7.2.

3) арочного типу;

Рис. 7.3.

4) вантові, стержні яких виконані з гнучких ниток (вант);

Рис. 7.4.

5) комбіновані, які складаються з балки, підсиленої знизу або зверху фермою для зменшення згинаючого моменту в балці.

Рис. 7.5.

Оскільки в промисловому та цивільному будівництві найбільш широко використовуються кроквяні ферми, то далі більш детально розглянемо саме ці ферми.

7.2. Кроквяні ферми

Кроквяні ферми використовуються в покриттях будівель. Призначенням кроквяних ферм є підтримка огороджувальних конструкцій покриття та покрівлі (паро-, тепло- та гідроізоляції), сприйняття навантаження від снігу, підвісного підйомно-транспортного та іншого устаткування, підвісної стелі та передача їх на колони або стіни.

Рис. 7.6. Схема кроквяної ферми: 1-верхній пояс;

2-нижній пояс; 3-опорний стояк; 4-опорний розкіс;

5- розкоси; 6-стояки; 7-вузлові фасонки

Кроквяна ферма складається з верхнього та нижнього поясів і решітки (розкосів та стояків), які з’єднуються у вузлах за допомогою фасонок зварними швами або без фасонок.

Ділянки поясів між вузлами примикання решітки називаються панелями (l_m).

Ферми в цілому працюють на згин. Навантаження на ферму прикладається, як правило, у вузлах, що викликає в стержнях лише поздовжні зусилля. Якщо воно прикладається в панелі, то також розподіляється між найближчими вузлами, але при цьому додатково враховується місцевий згин поясу від розміщеного на ньому навантаження, що не раціонально. А тому розмір панелі l_m прив’язують до розмірів конструкцій, які опираються на ферму (до ширини плит покриття, кроку прогонів) з тим, щоб їх обпирання відбувалося в вузлах ферми. Відстань між вузлами верхнього пояса по горизонталі уніфікована і рівна 3 м, рідше 1,5 м.

Перевага ферм порівняно з балками в тому, що, працюючи в цілому на згин, в їх стержнях виникають лише осьові зусилля розтягу чи стиску, що забезпечує можливість більш повного використання міцності сталі. Поряд з цим, ферми задовольняють вимогам жорсткості при значно менших витратах сталі порівняно з суцільними балками аналогічних прольотів. Економічна ефективність використання ферм тим значніша, чим більший проліт конструкції і менше навантаження на неї. Ферми використовують при прольотах 18 м і більше. Фермам легко надати будь-якого контуру, виходячи з вимог роботи під навантаженням, вимог технології, архітектурних вимог. Вони відносно прості у виготовленні.

Кроквяні ферми класифікують за наступними ознаками: за контуром поясів; за схемою решітки; за складом перерізу стержнів.