Кинематический анализ фермы

ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ПЛОСКИХ СТАТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛИМЫХ ФЕРМ

Основные понятия

Фермой называется стержневая система,остающаяся геометрическинеизменяемой после условной замены ее жестких узлов шарнирными. Фермы применяются для перекрытия значительных пролетов, когда проек-тирование сплошных балок (например, двутавровых) становится экономи-чески невыгодным вследствие неполного использования материала стенки, напряжения в которой меньше, чем в полках. Часто в таких конструкциях возникает необходимость утолщения стенки в связи с возможностью ее выпучивания. В таких случаях сплошную балку заменяют сквозной стерж-невой системой − фермой, элементы которой (стержни) при действии со-средоточенных нагрузок, приложенных в узлах, работают главным обра-

зом на центральное сжатие или растяжение. Ферма легче балки со сплошной стенкой, имеющей одинаковые с ней пролет и высоту. Приме-ром фермы может служить система, изображенная на рис. 3.1.

a)			б)
		Рис. 3.1
	В реальных фермах стержни соединены между собой не шарнирно, а
жестко (рис. 3.1, a). Такая конструкция является статически неопредели-
мой и не может быть рассчитана при помощи уравнений статики.Однако
к ферме применима с достаточной степенью приближения шарнирно-
стержневая расчетная схема(рис. 3.1, б).В реальных фермах стержни ис-
кривляются незначительно, а изгибная жесткость стержней мала, поэтому
возникающие в стержнях изгибающие моменты пренебрежимо малы по
сравнению с продольными силами. Применимость шарнирно-стержневой
модели к реальным фермам подтверждена экспериментально. Основные
обозначения, принятые в ферме, показаны на рис. 3.2. Узлами ферма
делится на стержни (или элементы).
	Узел	Верхний пояс	Совокупность стержней по верхнему
		Раскос	(нижнему) очертанию – это верхний
Стойка			(нижний) пояс фермы. Между ними
			располагается решетка с вертикаль-
			ными стойками и наклонными рас-
Длина			косами. Узлами одного из поясов
	d	Нижний пояс	ферма делится на панели.
панели
		Рис. 3.2
			42

Классификация ферм

Классификацию ферм проведем по пяти признакам.

1. По характеру очертания внешнего контура:

– фермы с параллельными поясами (рис. 3.3, а, б);

– фермы с треугольным очертанием (рис. 3.3, в);

– фермы с ломаными (полигональными) поясами (рис. 3.3, г, д).

2. По типу решетки:

– фермы с простой решеткой (рис. 3.3), которая может быть треуголь-ного характера (рис. 3.3, а), либо раскосной (рис. 3.3, б);

– фермы со сложной решеткой: полураскосные (рис. 3.4, а), шпрен-гельные (рис. 3.4, б), с ромбической решеткой (рис. 3.4, в), многорешетча-тые (рис. 3.4, г), двухрешетчатые (рис. 3.4, д).

3. По типу отирания фермы по аналогии с балкой могут быть:одно-пролетные балочные (рис. 3.5, а), балочно консольные (рис. 3.5, б, в), рас-порные (рис. 3.5, г), консольные (рис. 3.5, д).

4. Фермы также различают по назначению: стропильные (рис. 3.6, a), крановые (рис. 3.6, б), опоры ЛЭП (рис. 3.6, в), мостовые (рис. 3.7) и др.

5. Мостовые фермы в зависимости от уровня езды делятся на фермы

с ездой понизу (рис. 3.7, а), поверху (рис. 3.7, б) посередине (рис. 3.7, в).

а)    а)

б)   б)

в)   в)

г)  г)

д)   д)

Рис. 3.3                              Рис. 3.4

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 3.5

а)               б)                                                _в)

Рис. 3.6

а)               б)          в)