Оглавление
- Что такое ферма
- Компоненты фермы и терминология
- Преимущества фермы
- Типы ферм
- Бесплатный калькулятор фермы
Определение фермы: Что такое ферма?
В строительной инженерии, Ферма - важный тип конструкции, характеризующийся треугольной системой элементов.. Эти элементы сконструированы и соединены таким образом, что воспринимают только осевую силу.. Элементы фермы считаются элементами с двумя силами, потому что силы приложены только к обоим концам элемента., в результате чего возникает сила сжатия или растяжения. Фермы обычно используются в конструкции мостов из-за их способности эффективно преодолевать большие расстояния. Вот пример типичной конструкции фермы:
Компоненты фермы и терминология
Фермы обычно имеют довольно общую и общую структуру., состоит из различных компонентов. Ниже приведен список соответствующих частей фермы.:
- (1) Верхний аккорд – балка фермы, охватывающая всю длину фермы
- (2) Нижний аккорд – нижняя балка, охватывающая всю длину фермы
- (3) Интернет – это внутренние элементы фермы
- (4) Точка подачи – точка, где наклонные элементы (верхний аккорд) соединяется с нижним поясом
- (5) Апекс/пик – самая высокая точка фермы
Преимущества фермы
Как мы объяснили определение фермы, давайте изучим его преимущества. При правильном дизайне, фермы - эффективный способ перекрытия больших расстояний при минимальном количестве используемого материала. Это связано с тем, что внутренние нагрузки на элементы индуцируются в осевом направлении. (в направлении члена) в виде сжатия или растяжения. Это означает, что можно использовать меньше материала., и система в целом более эффективна, поскольку сила распределяется между несколькими членами.
Источник: Калькулятор кровельной фермы
Типы ферм
Для проектирования и строительства следует выбрать подходящий тип фермы, чтобы максимизировать эффективность конструкции. (который часто измеряется в количестве использованного материала или труда). В этой статье, мы рассмотрим различные типы ферменных мостов и то, как они могут помочь вашему проекту.
Вот список распространенных типов ферм:
- Ферма Пратта
- Уоррен Трасс
- K фермы
- Хау Трасс
- Ферма Финка
- Gambrel Ферма
Pratt Truss
Фермы Pratt использовались на протяжении последних двух столетий как эффективный метод фермы.. Вертикальные элементы сжаты, пока диагональные элементы находятся в напряжении. Это упрощает и обеспечивает более эффективную конструкцию, поскольку сталь в диагональных элементах (в напряжении) можно уменьшить. Это имеет несколько эффектов – снижает стоимость конструкции за счет более эффективных элементов, снижает собственный вес, и облегчает конструктивность конструкции.
Этот тип фермы больше всего подходит для горизонтальных пролетов., где сила преимущественно в вертикальном направлении.
Фермы Pratt наиболее тесно связаны с фермами Howe., где диагональные элементы направлены в противоположную сторону (вызывая обратное поведение сжатия / растяжения в элементах).
Также важно отметить, что в Pratt Truss Design, и большинство конструкций ферм в этом отношении, заключается в том, что у участников установлены фиксированные концы. Это гарантирует, что вся сила передается либо при сжатии, либо при растяжении., с небольшим (теоретически, никто) передается в виде силы изгибающего момента.
Ниже приведен пример фермы Pratt., построены и проанализированы с использованием наших Калькулятор фермы SkyCiv. Сжимающие элементы показаны зеленым цветом, а растягивающие - красным..
Преимущества Прулевое колесо Ферма
- Знает о поведении участников – диагональные элементы находятся в напряжении, сжатые вертикальные элементы
- Вышеизложенное может быть использовано для разработки рентабельной конструкции.
- Простой дизайн
- Хорошо принятый и используемый дизайн
Недостатки Прулевое колесо Ферма
- Не так выгодно, если нагрузка не вертикальная
Лучше всего использовать для:
- Где требуется экономичный дизайн
- Где применяется смешанная нагрузка
- Где требуется простая конструкция
Уоррен Трасс
Ферма Уоррена - еще одна очень популярная система ферменных конструкций, которую легко идентифицировать по конструкции из равносторонних треугольников.. Одним из основных преимуществ фермы Уоррена является ее способность равномерно распределять нагрузку между несколькими различными элементами.; это, однако, обычно для случаев, когда конструкция подвергается пролетной нагрузке. (распределенная нагрузка). Основное его достоинство является также причиной его недостатка. – конструкция фермы будет подвергаться сосредоточенной силе под точечной нагрузкой. В этих сценариях концентрированной нагрузки, конструкция не так хорошо распределяет нагрузку на ее элементы. Поэтому ферма Уоррена более выгодна для пролетных нагрузок., но не подходит, если нагрузка сосредоточена в одной точке или узле.
Пример фермы Уоррена, и его осевые силы при распределенной нагрузке показаны ниже.. Структура была построена и проанализирована с использованием Калькулятор фермы SkyCiv. Сжимающие элементы показаны зеленым цветом, а растягивающие - красным..
Преимущества Уоррена Трасса
- Распределяет нагрузку между участниками довольно равномерно
- Довольно простой дизайн
Недостатки Уоррена Трасса
- Более низкая производительность при концентрированных нагрузках
- Повышенная конструктивность за счет дополнительных элементов
Лучше всего использовать для:
- Конструкции с большим пролетом
- Где должна поддерживаться равномерно распределенная нагрузка
- Где требуется простая конструкция
K фермы
Ферма K - это немного более сложная версия фермы Pratt.. Его главное отличие в том, что вертикальные стержни стали укороченными. – повышение устойчивости к короблению. Оно делает, тем не мение, имеют те же плюсы и минусы, что и ферма Pratt, и хотя широко не используются, это сильный дизайн. Одним из основных недостатков является то, что участники не всегда ведут себя должным образом.. Элемент может сжиматься при одном сценарии нагрузки и растягиваться при другом.. Это может означать, что конструкция не может быть оптимально спроектирована. – поскольку
Пример установки K-фермы и ее реакция под приложенной нагрузкой показан ниже.. Сжимающие элементы показаны зеленым цветом, а растягивающие - красным..
Преимущества К-фермы
Преимущества К-фермы- Пониженное сжатие в вертикальных элементах
- Возможное сокращение стали и стоимости при эффективном проектировании
Недостатки фермы K
- Немного сложнее
- Повышенная конструктивность за счет дополнительных элементов
Хау Трасс
Фермы Howe по сути своей геометрически противоположны фермам Pratt.. по факту, глядя на ферму Pratt в перевернутом виде, можно представить себе ферму Howe. Вся структура остается относительно прежней., но диагональные скобы теперь занимают противоположные или незанятые суставы. Этот переключатель в положении диагональных элементов имеет очень важный структурный эффект..
Ферма Пратта (выше) и фермы Howe (ниже)
предварительно, мы обсудили, как фермы Pratt имеют свои вертикальные элементы в сжатии, а диагональные элементы в растяжении при приложении гравитационных нагрузок в соединениях верхнего пояса. Для ферм Howe, обратное становится правдой, поскольку диагональные элементы теперь сжаты, пока вертикальные нагрузки находятся в растяжении.
Поскольку они похожи по конструкции на фермы Pratt, их использование в целом одинаково. Для максимальной эффективности фермы, ферма может быть нагружена на стыках нижнего пояса. Кровельные фермы могут быть нагружены, например, потолочной нагрузкой..
Еще одно замечание:, в зависимости от геометрии и нагрузки, Фермы Pratt могут иметь больше разгруженных элементов, чем фермы Howe..
Ферма Финка
Ферма Fink в своей основной форме имеет перепонки, которые следуют V-образному образцу, который можно повторять несколько раз.. Поскольку верхние пояса наклонены вниз от центра, V-образный узор становится заметно меньше. Поскольку фермы Fink больше полагаются на диагональные элементы, они могут быть очень эффективными при передаче нагрузки на опору.
Производные фермы Fink включают фермы типа Double Fink и Fan. Двойные фермы Fink - это, по сути, фермы Fink, которые повторяют узор дважды с обеих сторон.. Если самая простая ферма Fink может быть охарактеризована двойным V, тогда двойной финк будет выглядеть как двойной W. Веерные фермы - это, по сути, фермы Fink, элементы перемычки которых «расходятся веером» от стыков в нижней части., обычно с добавлением вертикальных элементов.
Финк (верхняя), двойной финк (средний), и веерная ферма (низ)
Gambrel Ферма
На экстерьере, ферма имеет два разных уклона, где склон становится круче от центра. Из-за выступающей наружу формы, вальмовые фермы могут быть эффективно оснащены полым центром, который можно использовать как складское помещение. В качестве таких, верхняя часть сарая обычно имеет форму гамбеля. В случае сарая, поскольку элементы обычно сделаны из дерева, конструкция больше похожа на каркас, чем на ферму. К производным от гамбреля относится мансардная крыша., которую еще называют французской крышей, отсюда его популярность во Франции.
Калькулятор фермы SkyCiv
Мы надеемся, что вы нашли этот урок полезным. Посетите наш Бесплатный калькулятор ферм SkyCiv использовать для себя, и поэкспериментируйте с тем, как работают фермы.
Наш калькулятор ферм — это инструмент для проектирования ферм, который генерирует осевые силы., и реакции полностью настраиваемых 2D ферменных конструкций или стропил. Он имеет широкий спектр применения, в том числе его можно использовать в качестве калькулятора деревянных ферм., калькулятор стропильной фермы, калькулятор стропил, калькулятор ножничной фермы, калькулятор чердачных ферм, или для каркаса крыши.
Зарегистрироваться Сегодня чтобы начать работу с программным обеспечением SkyCiv, или запланируйте БЕСПЛАТНУЮ ДЕМОНСТРАЦИЮ, чтобы мы могли помочь вам с вашими конкретными инженерными потребностями.
