Ферма — стержневая система в строительной механике | Архітектор Олег Прокопенко у м. Києві

Ферма — стержневая система в строительной механике, остающаяся геометрически неизменяемой после замены её жёстких узлов шарнирными. В элементах фермы, при отсутствии расцентровки стержней и внеузловой нагрузки, возникают только усилия растяжения-сжатия. Фермы образуются из прямолинейных стержней, соединенных в узлах.

Ферма состоит из элементов: пояс, стойка, раскос, шпренгель (опорный раскос).

Фермы классифицируют по следующим признакам:

Характер очертания внешнего контура

Параллельные пояса

Ломаные пояса

Полигональные пояса

Треугольные пояса

Тип решётки

Треугольная

Раскосная

Полураскосная

Ромбическая

Тип опирания

Балочный

Арочный

Консольный

Балочно-консольный

Назначение

Стропильные

ферма Пратта (со сжатыми стойками и растянутыми раскосами)

ферма Уорренна (с решёткой из треугольников)

Бельгийская (треугольная) ферма

ферма с перекрёстными подкосами

ферма под верхний свет

Подстропильные

Мостовые

Крановые

Башенные

Материал исполнения

Деревянные

Металлические (стальные и алюминиевые)

Железобетонные

Из полимерных материалов

Фермы широко используются в современном строительстве, в основном для перекрытия больших пролётов с целью уменьшения расхода применяемых материалов и облегчения конструкций.

в строительных большепролётных конструкциях

мосты;

стропильные системы промышленных зданий;

спортивные сооружения;

при возведении небольших лёгких строительных и декоративных конструкций

павильонов, сценических конструкций, тентов и подиумов;

при производстве транспорта и транспортных механизмов

фюзеляж самолёта;

корпус корабля;

несущий кузов автомобиля (кроме открытых кузовов, работающих как простая балка);

корпус автобуса и тепловоза — с точки зрения сопромата являются фермами (даже если у них отсутствует как таковой каркас — ферменную конструкцию в этом случае образуют подкрепляющие обшивку выштамповки и усилители) с применением соответствующих методик в расчётах на прочность.

Если произвольным образом скрепить на шарнирах несколько стержней, то они будут беспорядочно крутиться вокруг друг друга, и подобная конструкция будет, как говорят в строительной механике, «изменяемой», то есть если на неё надавить, то она сложится, как складываются стенки спичечного коробка. Если составить из стержней обычный треугольник, то, конструкция сложится, если сломать один из стержней, или оторвать его от других, такая конструкция уже «неизменяемая».

Конструкция фермы содержит в себе эти треугольники. И стрела башенного крана и сложные опоры, все они состоят из маленьких и больших треугольников. Так как любые стержни лучше работают на сжатие-растяжение, чем на излом, то нагрузка к ферме прикладывается в точках соединения стержней.

Фактически стержни фермы обычно соединяют между собой не через шарниры, а жёстко. То есть, если два любых стержня отрезать от остальной конструкции, они не будут вращаться относительно друг друга, однако, в простейших расчётах этим пренебрегают и считают, что шарнир имеется.