Понятие о фермах и их классификация

При больших пролетах и значительных нагрузках балки сплошного сечения становятся экономически невыгодными. В таких случаях их заменяют сквозной конструкцией – стержневой системой (фермой), элементы, которых при узловых нагрузках работают на центральное сжатие и растяжение.
Фермой называется геометрически неизменимая система, составленная из стержней, шарнирно соединенных между собой.
При расчетах ферм принимают, что узлы являются идеально гладкими, лишенными трения, а оси всех стержней проходят через геометрические центры шарниров.
Такой расчетной схемой будем пользоваться на протяжении дальнейшего расчета.
На практике обычно ферме придают такое устройство, чтобы нагрузка передавалась на нее исключительно в узлах. При таком устройстве любая нагрузка будет вызывать в любом стержне только продольные усилия.
Кроме плоских ферм, у которых оси всех стержней расположены в одной плоскости, применяются пространственные фермы, оси элементов которых не лежат в одной плоскости. Расчет пространственных ферм часто удается свести к расчету нескольких плоских ферм.
Расстояние между осями опор фермы называется пролетом. Стержни, расположенные по внешнему контуру фермы, называется поясными, и образуют пояса.
Стержни, соединяющие пояса, образуют решетку фермы и называются: вертикальные – стойками, наклонные – раскосами. Расстояние между соседними узлами любого пояса фермы называется панелью.
Стержни, ограничивающие контур фермы сверху, образуют ее верхний пояс, а снизу – нижний. Внутренние стержни образуют решетку, вертикальные стержни которой называется стойками, наклонные – раскосами. Расстояние по горизонтами м/у соседними узлами любого пояса называется длиной панели.
Классификация:
1) по очертаний поясов;
2) по типу решетки: раскосные, полураскосные, многораскосные с треугольными решетками, с составной (шпренгельной) решеткой;
3) по назначению – мостовые, стропильные, башенные и т.д;
4) по условию опирания – балочные, арочные, консольные, балочно-консольный.

Метод вырезания узлов.

Этим методом удобно пользоваться, когда надо найти усилия во всех стержнях фермы. Он сводится к последовательному рассмотрению условий равновесия сил, сходящихся в каждом из узлов, определению усилий в стержнях фермы.

Активные силы и реакции опор являются внешними силами для всей фермы, рассматриваемой как твердое тело; усилия в стержнях в этом случае - внутренние силы. Поэтому для определения усилий необходимо рассмотреть равновесие части фермы, для которой искомые усилия являются внешними силами.

При решении задач на расчете ферм способом вырезания узлов необходимо придерживаться следующего плана действий:

1. Выбор тела (или т ел),равновесие которого должно быть рассмотрено.

2. Когда заданные силы действуют на одно тело, а искомые на другое или когда те и другие силы действуют одновременно на несколько тел, может оказаться необходимым рассмотреть равновесие системы этих тел или последовательно равновесие каждого тела в отдельности.

3. Изображение действующих (активных) сил. Установив равновесие какого тела или тел рассматривается (и только после этого), следует на чертеже изобразить все действующие на это тело, (или тела) внешние силы, включая как заданные, таи и искомые сковы, в том числе реакции всех связей.

4. Составление условий равновесия. Условия равновесия составляют для сил, действующих на тело (или тела), равновесие которых рассматривается.

5. Определение,реакции опор, пользуясь уравнениями равновесия для всей фермы, рассматриваемой как твердое тело, проверка правильности решения и исследование полученных результатов.

6. Вырезать узел, в котором сходятся два стержня, и рассмотреть его равновесие под действием активных сил и реакций разрезанных стержней; определить эти реакции

7. Переходя от узла к узлу, рассматривать аналогично равновесие каждого узла.

Методом Риттера

Этим методом удобно пользоваться для определения усилий в отдельных стержнях фермы, например, для проверочных расчетов (рис. 4)

При расчете методом сечении рекомендуется такая последовательность действии:

1. Определить реакции опор, пользуясь уравнениями равновесия для всей фермы, рассматриваемой как твердое тело, находящееся под действием плоской системы сил.

2. Ферму разделяют на две части сечением, проходящим через три стержня, в которых (или в одном из которых) требуется определить усилия, и рассматривают равновесие одной из этих частей. Действие отброшенной части заменяют соответствующими силами, направляя их вдоль разрезанных стержней от узлов, т. е., считая их растянутыми.

3. Затем составляются уравнения равновесия так, чтобы в каждое уравнение входило одно неизвестное усилие.

4. Из полученных уравнений находятся неизвестные усилия в стержнях; если в ответе получается знак «-», то это означает, что стержень сжат, а не растянут.