8.3. Класифікація ферм за контуром поясів

Контур поясів залежить від ряду факторів: від призначення будівлі; типу покрівлі; системи водовідведення з покриття; типу з’єднання ферми з колоною (шарнірне чи жорстке); виду навантаження, від якого залежить вигляд епюри згинаючих моментів.

Питання вибору того чи іншого контуру поясів завжди пов’язане з питанням його раціональності за витратами сталі. Теоретично найвигідніший такий контур поясів, який збігається з контуром епюри згинаючих моментів. Проаналізуємо існуючі контури поясів з точки зору їх відповідності даній умові.

1. Полігональні ферми.

Вузли верхнього поясу розміщені по дузі параболи. При рівномірно розподіленому навантаженні і горизонтальному нижньому поясі верхній пояс окреслений по параболі, що повністю відповідає епюрі моментів. Це теоретично найвигідніший контур поясів.

Рис. 8.7. Полігональна ферма

Значний недолік даних ферм в тому, що в кожному вузлі є перелом поясу і необхідно влаштовувати стики, що вимагає додаткових витрат сталі на стикові накладки, ускладнює виготовлення та збільшує вартість ферм. Тому такі ферми використовують рідко.

2. Трикутні ферми.

Вони теоретично найвигідніші при одному зосередженому навантаженні в прольоті або консольних конструкціях (повністю відповідають епюрі моментів) При рівномірно розподіленому навантаженні вони не відповідають параболічному контуру епюри моментів. Але їх часто доводиться застосовувати, виходячи, наприклад, з експлуатаційних вимог. Прикладом використання за експлуатаційними вимогами можуть бути шедові покриття (при необхідності великого і рівномірного притоку денного світла з однієї сторони).

В основному трикутні ферми використовуються в покриттях без суцільного гідроізоляційного шару для запобігання проникненню під покрівлю атмосферних опадів, тобто при використанні дрібнорозмірних покрівельних матеріалів (плоских чи хвилястих азбестоцементних і стальних листів, черепиці, тощо), які вимагають великих нахилів (1:3...1:5).

Рис.8.8. Трикутні ферми

Недоліки трикутних ферм наступні: 1) вони мають найбільшу серед усіх ферм висоту в коньку; 2) стержні решітки в середній частині ферми є занадто довгими, і їх доводиться підбирати за граничною гнучкістю, а не за умовою стійкості, що призводить до перевитрат сталі; 3) підвищена трудомісткість виготовлення, пов’язана з різними довжинами стержнів решітки; 4) складна конструкція гострого опорного вузла; 5) можливе лише шарнірне з’єднання ферми з колоною, що знижує поперечну жорсткість будівлі.

3. Трапецеподібні ферми

Ці ферми прийшли на зміну трикутним фермам завдяки появі рулонних покрівельних матеріалів, які забезпечують гідроізоляцію покриття, не вимагаючи великих нахилів. Нахил верхнього поясу при рулонній покрівлі приймається 1/8...1/12.

Рис.8.9. Трапецеподібна ферма

Контур поясів добре відповідає епюрі згинаючих моментів від рівномірно розподіленого навантаження, він немовби описаний навколо епюри. Таке рішення допускає жорстке з’єднання ферми з колонами, що важливо для забезпечення поперечної жорсткості будівель. Решітка ферми не має довгих стержнів в середині прольоту, оскільки її висота менша, порівняно з трикутною. Це одні з найбільш простих ферм у виготовленні.

4. Ферми з паралельними поясами.

Такі ферми використовуються при влаштуванні покрівель з рулонним гідроізоляційним шаром і внутрішнім водовідведенням. Довжина стержнів решітки однакова, що забезпечує мінімум трудовитрат при виготовленні. Вузли однотипні. Найбільша повторюваність деталей та можливість уніфікації конструктивних схем. Найбільш прості у виготовленні. Мають невелику висоту порівняно з іншими фермами.

Рис.8.10. Ферма з паралельними поясами

5. Односхилі та арочні ферми.

Ці ферми використовуються, виходячи з функціональних або архітектурно-естетичних вимог.

Рис. 8.11. Односхила та арочна ферми