Пример расчета треугольной фермы

При расчете промышленных ферм, перекрывающих большие пролеты и работающих под большими нагрузками, может использоваться до 10-15 видов сечений, точнее профилей с различными параметрами сечения. Это связано с тем, что напряжения в стержнях фермы разные и потому максимально точный подбор сечения при промышленных объемах производства ферм дает ощутимую экономию. В частном же строительстве при изготовлении ферм используются 1-2, максимум 3 вида сечений, не только из экономических, но и из эстетических соображений и потому достаточно рассчитать максимально нагруженные стержни и по этим показателям принимать сечение для остальных стержней фермы. В общем виде это может выглядеть примерно так:

Геометрия арочных ферм

Рассмотрим ситуацию, когда хочется сделать открытую беседку в саду в виде галереи. И чтоб галерея имела сводчатое покрытие и была вся такая воздушная и прозрачная. В этом случае сотовый поликарбонат по арочным фермам, изготовленным из металлопрофиля, подойдет как нельзя лучше.

Сейчас арочные фермы в малоэтажном строительстве достаточно популярны. Арочные фермы используют все больше из дизайнерских соображений - арки, символизирующие издревле небесный свод, да еще и с покрытием из светопрозрачных материалов, например, поликарбоната, создают впечатление невероятного простора и свободы.

Изготавливаться арочные фермы могут из любого материала, но самым популярным остается металлическая профильная труба. А если для изготовления арочных ферм будет использоваться профиль одного- двух сечений, опять же из эстетических соображений, то расчет такой фермы и всей конструкции в целом будет не таким уж и сложным, как может показаться.

Расчет арочной фермы

Ну а теперь пришло время поговорить о самом интересном - расчете арочной фермы. При выбранной нами расчетной схеме максимальная нагрузка будет на средние фермы. Одна из таких ферм обозначена на расчетной схеме синим цветом. Именно ее нам и нужно рассчитать:

Треугольные фермы. Основные принципы расчета.

Все чаще возле жилых и общественных зданий и даже возле гаражей можно увидеть открытые навесы - ажурные конструкции, состоящие из ферм, как правило сваренных из профильной трубы - самых невероятных форм и размеров. Однако количество желающих сделать себе подобный навес еще больше, и увеличивается с каждым днем.

Сейчас купить сварочный аппарат и заказать любой металлический профиль - не проблема. Проблема в том, как определить сечение этого самого профиля. Точнее для инженера-проектировщика это не проблема, а вот как быть простому человеку, оснащенному только умелыми руками, сообразительной головой, ну и понятное дело, энным количеством денег?

Расчет прямоугольной фермы

А теперь представим себе следующую вполне вероятную ситуацию: жене не понравилась идея сделать колонны посредине (показаны на рисунке 293.1 темнозеленым цветом). Ей хочется пространства и воздушности.

Ничего не попишешь, женщинам виднее, ну а нам, чтобы эту самую воздушность соблюсти, придется дополнительно рассчитать ферму прямоугольной формы (на рисунке 293.1 общие контуры прямоугольных ферм показаны фиолетовым цветом).

Правила конструирования ферм из ГСП

Гнутосварные профили (ГСП) прямоугольного или квадратного сечений чаще всего используются для изготовления относительно небольших ферм в малоэтажном строительтстве, которому в частности и посвящен данный сайт. Поэтому далее будут рассматриваться общие правила конструрования ферм и узлов ферм, относящиеся в основном к фермам из ГСП.

Впрочем правил конструирования не так уж и много и их относительно легко запомнить, если понимать главную их цель: все эти правила придуманы для того, чтобы уменьшить риск разрушения фермы и при этом уменьшить расход металла при изготовлении фермы. А совсем не для того, чтобы сделать жизнь проектировщика, и без того нелегкую, еще более сложной.

Итак:

К расчету треугольной арки с затяжкой как фермы

Треугольная арка с затяжкой представляет собой ничто иное, как простейшую треугольную ферму из трех стержней. Недавно мы рассматривали расчет треугольной арки с затяжкой, заменив при этом затяжку горизонтальными опорными реакциями, тем не менее ее можно рассчитывать и как треугольную ферму. Проверочный расчет никогда не помешает.

Для наглядности рассмотрим те же самые условия, т.е. строится двухэтажный дом в Московской области. Кровля планируется из висячих стропил, соединенных затяжкой возле опор. Эту конструкцию можно рассматривать и просто как треугольную трехшарнирную арку с горизонтальными связями на обеих опорах и как простейшую треугольную ферму из трех стержней, чем мы далее и займемся.

Расчет простой фермы, имеющей форму прямоугольного треугольника

На первый взгляд расчет простой фермы, имеющей форму прямоугольного треугольника, на которую действует равномерно распределенная нагрузка, настолько прост, что даже как-то неудобно об этом говорить.

Более того, с точки зрения теоретической механики такую ферму можно рассматривать и как наклонную балку и как трехшарнирную арку с затяжкой и как трехшарнирную арку с горизонтальными опорами - вне зависимости от выбранной расчетной схемы и методики расчета результат должен быть одинаковым.

Верно это или нет, мы сейчас и узнаем.

К расчету арочных ферм

Как уже говорилось, геометрия арочных ферм может быть достаточно разнообразной. А в зависимости от геометрии и жесткости арочной фермы ее можно рассматривать или просто как ферму, у которой отсутствуют горизонтальные опорные реакции при отсутствии горизонтальных нагрузок, или как арку сквозного сечения, у которой горизонтальные опорные реакции имеются в любом случае.

Почему это так и стоит ли учитывать горизонтальные опорные реакции для арочных ферм, мы и попробуем разобраться в данной статье.

Прогиб фермы

Ферма, как и любая другая горизонтальная строительная конструкция под действием вертикальной нагрузки будет прогибаться. Поэтому изготавливать фермы рекомендуется со строительным подъемом, соответствующим величине прогиба. Т.е. если по расчетной схеме один или оба пояса фермы являются прямолинейными, то при изготовлении фермы они станут не прямолинейными, а при воздействии расчетной нагрузки - опять прямолинейными.

К расчету фермы с моментом на опорах

Если фермы перекрывают не один, а несколько смежных пролетов, при этом узел сопряжения ферм с колоннами таков, что позволяет рассматривать конструкцию в целом как многопролетную раму, то в этом случае при расчете ферм следует учитывать возникновение моментов на опорах.

Как минимум это будут промежуточные колонны-опоры. Впрочем и на крайних колоннах возникновение небольшого момента также возможно, однако чем больше соотношение жесткости фермы к жесткости колонны, тем меньше будет значение момента на крайних опорах.

Что такое ферма?

Ферма - это уникальная строительная конструкция. Достаточно сказать, что ферма - это, наверно, первое инженерное сооружение, сделанное нашими предками после того, как они спустились с деревьев (по версии Дарвина) или были изгнаны из рая (по версии Священного Писания). Но как бы то ни было, делать фермы люди научились очень давно, да и сейчас, играя на природе, многие дети любят делать фермы.

Сейчас такой тип фермы называется "шалаш" и большого интереса с точки зрения обеспечения человека жильем не представляет (разве что для влюбленных), зато другой вид ферм с глубокой древности является неизменным атрибутом большинства домов, имеющих скатную крышу и как правило состоит из стропил, стоек и раскосов. Одним словом получилось так, что сделать ферму могут практически все, а вот рассчитать сечение стержней фермы на заданную нагрузку могут единицы. И это печально, так как потребность в фермах с каждым днем только увеличивается. Данная статья вряд ли изменит сложившуюся ситуацию, но надеюсь, поможет желающим хоть немного разобраться в сложном и увлекательном мире ферм.