Фермы треугольные серия: Серия 1.860-1. Выпуск 1. Покрытия с треугольными фермами пролетами 12 и 18 м. Чертежи

Фермы металлические

Вернуться в раздел «Металлические конструкции»

Металлические фермы промышленных и гражданских зданий

Металлическая ферма – это стержневая строительная конструкция, которая передает нагрузки от кровли или перекрытия на колонны или стены зданий и сооружений. Ферма состоит из верхнего и нижнего пояса, раскосов и стоек. Раскосы и стойки называют решеткой фермы. Опорный раскос называют шпренгелем.

Более подробно о фермах можно прочитать на странице:

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФЕРМАХ

Проектирование любой фермы начинается с компоновка конструктивной схемы фермы. Подробную информацию о компоновке ферм можно почитать на странице:

КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ФЕРМЫ

После выбора общей компоновки, назначают предварительные генеральные размеры ферм. Подробно об этом написано на странице:

НАЗНАЧЕНИЕ ГЕНЕРАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ФЕРМ

После того как назначены генеральные размеры фермы, следует назначить сечения ферм. Рекомендации читаем на странице:

ТИПЫ СЕЧЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ФЕРМ

Помимо компоновки фермы, необходимо обеспечить ее устойчивость из плоскости ферм. Как ее обеспечить, читаем на странице:

ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФЕРМ

На основе расчетной схемы выполняются все расчеты. Расчетную схему с указанием геометрических размеров и усилий показывают на чертеже. Зачем это нужно? Наверное, так эксперту удобнее проверять, но у него и так есть на руках все расчеты. Вероятно это дань советским традициям, когда использовались типовые серии. Брали расчетную схему из типовой серии, делали ссылку, а самих расчетов не требовалось. Возможно, это нужно проектировщику, который будет разрабатывать КМД.

Смотреть: пример оформления расчетной схемы фермы на чертеже.

Мы подробно рассмотрим следующий вид ферм:

1. Фермы из парных уголков;

2. Ферма с поясами из широкополочных тавров;

3. Фермы типа «Молодечно»;

4. Фермы из круглых труб;

5. Мало-элементные фермы.

Самый выгодный угол наклона раскосов к поясу составляет 45 — 50° (в раскосной решетке 35 — 50°).

Опорный раскос может быть восходящим или нисходящим. Нисходящие раскосы более предпочтительны, т.к. работают на растяжение.

Генеральными размерами фермы — это пролет фермы (т.е. длина фермы) и ее высота. Оптимальное отношение высоты фермы к ее пролету h/l ≈ 1/8, т.к. при этом отношении металлоемкость фермы будет минимальная.

Фермы эффективны при пролете от 6-8 метров. Использовать фермы меньше пролетом меньше 6 метров не целесообразно, т.к. проще использовать балки.

При назначении высоты фермы, следует учитывать условия транспортировки ферм:

— транспортировка ферм по железной дороге требует габарит конструкции по вертикали — не более 3,8 м по горизонтали — 3,2 м;

Пролеты ферм принимаются кратные 3 м (до 18 м.), а для больших пролетов — кратными 6 м (18, 24, 30, 36 м. и т.д.). Отступления от этих размеров допускаются при специальном обосновании.

Типы ферм.

Фермы в зависимости от очертания можно разделить на следующие типы:

— фермы с параллельными поясами;

— фермы с полигональными поясами;

— треугольные фермы. Применяют при крутых крышах.

Выбор типа фермы зависит от архитектуры здания, материала кровли, системы водоотвода и т.д.

Тип решётки

Геометрическая неизменяемость фермы достигается устройством решетки (Система поясов и раскосов).

— треугольная решетка;

— раскосная;

— ромбическая решетка;

— полураскосная.

При проектировании ферм, могут быть полезными следующие типовые серии:

№ п/п	Номер	Наименование	Примечания
1	Серия 1.460.2-10/88	Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с фермами из парных уголков.	Смотреть
2	Серия 1.460.2-11	Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с применением ферм с поясами из широкополочных двутавров.	Смотреть
3	Серия 1.460.3-14	Стальные конструкции покрытий производственных зданий пролетами 18, 24 и 30 м с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно». Чертежи КМ.	Смотреть
4	Серия 1.466-2	Пространственные решетчатые конструкции из труб типа «Кисловодск». Рабочие чертежи.	Смотреть
5	Серия 1.263.2-4	Унифицированные конструкции стальных ферм для покрытий зальных помещений общественных зданий.	Смотреть

Библиотека технической документации

Обозначение	Дата введения	Статус
Серия 1.063.1-4 Фермы стропильные железобетонные пролетом 6; 9; 12; 15 и 18 м для покрытий зданий с уклоном асбестоцементной кровли 1:4	01. 10.1993	Не определен законодательством
Заменяет собой:
Серия 1.063.1-4 Выпуск 0. Указания по применению	01.10.1993	Не определен законодательством
Область применения: Настоящий выпуск содержит номенклатуру стропильных ферм, указания по применению ферм, стальных связей, подвесного транспорта, схем расположения закладных изделий Входит в:
Серия 1.063.1-4 Выпуск 2. Фермы пролетом 9 м. Рабочие чертежи	01.10.1993	Не определен законодательством
Область применения: Настоящий выпуск содержит рабочие чертежи стропильных ферм пролетом 9 м с ненапрягаемым и напрягаемым нижним поясом и арматурных изделий к ним Входит в:
Серия 1.063.1-4 Выпуск 3. Фермы пролетом 12 м. Рабочие чертежи	01. 10.1993	Не определен законодательством
Область применения: Настоящий выпуск содержит рабочие чертежи стропильных ферм пролетом 12 м с напрягаемым нижним поясом и арматурных изделий к ним Входит в:
Серия 1.063.1-4 Выпуск 4. Фермы пролетом 15 м. Рабочие чертежи	01.10.1993	Не определен законодательством
Область применения: Настоящий выпуск содержит рабочие чертежи стропильных ферм пролетом 15 м с напрягаемым нижним поясом и арматурных изделий к ним Входит в:
Серия 1.063.1-4 Выпуск 7. Связи стальные и элементы крепления путей подвесного транспорта. Чертежи КМ	01.10.1993	Не определен законодательством
Входит в:
Серия 1.063.1-1 Железобетонные стропильные фермы для покрытий зданий с уклоном асбестоцементной кровли 1:4	01. 07.1982	Действует
Серия 1.063.1-1 Выпуск 0. Материалы для проектирования	01.07.1982	Не действует
Входит в:Чем заменён:
Серия 1.063.1-1 Выпуск 1. Фермы пролетом 6, 9, 12 и 18 м. Рабочие чертежи	01.07.1982	Не действует
Входит в:Чем заменён:
Серия 1.063.2-7.94 Стальные конструкции покрытий одноэтажных зданий межвидового назначения с применением арок пролетом 18 и 21 м	01.12.1994	Не определен законодательством
Серия 1.063.2-7.94 Выпуск 1. Арки из широкополочных двутавров. Чертежи КМ	01.12.1994	Не определен законодательством
Область применения: Настоящий выпуск содержит чертежи «КМ» стальных конструкций покрытий из широкополочных двутавров для производственных зданий Входит в:
Серия 1. 063.2-7.94 Выпуск 2. Арки из развитых стальных двутавров. Чертежи КМ	01.12.1994	Не определен законодательством
Область применения: Настоящий выпуск содержит чертежи КМ стальных конструкций покрытий из развитых двутавров для производственных зданий Входит в:Заменяет собой: Серия 1.860-5 «Выпуск 3. Покрытия с арками из развитых стальных двутавров пролетом 18 и 21 м. Материалы для проектирования. Чертежи КМ. Технические условия»
Серия 1.063.5-5.93 Арки трехшарнирные стрельчатые клееные деревянные межвидового назначения пролетом 24 м	01.05.1994	Не определен законодательством
Серия 1.063.5-5.93 Выпуск 0. Указания по применению	01.05.1994	Не определен законодательством
Входит в:
Серия 1. 063.5-5.93 Выпуск 1. Арки, прогоны, связи, соединительные изделия. Технические условия. Рабочие чертежи	01.05.1994	Не определен законодательством
Входит в:
Серия 1.063.9-3 Фермы металлодеревянные клееные треугольные пролетом 18 и 24 м для покрытий одноэтажных зданий межвидового назначения. Указания по применению. Технические условия. Рабочие чертежи	01.04.1986	Не определен законодательством
Заменяет собой:
Серия 1.063.9-6.93 Фермы металлодеревянные треугольные из цельной древесины пролетами 9,0; 10,5 и 12 м	01.01.1994	Не определен законодательством
Заменяет собой:
Серия 1.063.9-6.93 Выпуск 1. Фермы. Указания по применению. Технические условия. Рабочие чертежи	01. 01.1994	Не определен законодательством
Входит в:
Серия 1.063.9-2 Фермы металлодеревянные треугольные пролетом 9 и 12 м для покрытий одноэтажных зданий межвидового назначения. Указания по применению. Технические условия. Рабочие чертежи	01.04.1986	Заменен
Заменяет собой:
Серия ПК-01-76 Сборные железобетонные предварительно напряженные сегментные фермы для покрытий зданий пролетами 18, 24 и 30 м с шагом ферм 6 м	—	Не действует
Серия ПК-01-76 Выпуск 1. Материалы для проектирования	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 2. Рабочие чертежи ферм пролетом 18 м из линейных элементов с натяжением арматуры нижнего пояса на бетон	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 4. Рабочие чертежи ферм пролетом 30 м из линейных элементов с натяжением арматуры нижнего пояса на бетон	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 7. Рабочие чертежи ферм пролетом 24 м из линейных элементов с натяжением арматуры нижнего пояса на упоры	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 8. Рабочие чертежи ферм пролетом 30 м из линейных элементов с натяжением арматуры нижнего пояса на упоры	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 14. Рабочие чертежи ферм пролетом 18 м из линейных элементов с натяжением арматуры нижнего пояса на упоры (для перепадов профиля покрытия)	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 15. Рабочие чертежи ферм пролетом 24 м из линейных элементов с натяжением арматуры нижнего пояса на упоры (для перепадов профиля покрытия)	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 16. Рабочие чертежи ферм пролетом 30 м из линейных элементов с натяжением арматуры нижнего пояса на упоры (для перепадов профиля покрытия)	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 3. Рабочие чертежи ферм пролетом 24 м из линейных элементов с натяжением арматуры нижнего пояса на бетон	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 6. Рабочие чертежи ферм пролетом 18 м из линейных элементов с натяжением арматуры нижнего пояса на упоры	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-76 Выпуск 17. Указания по выбору ферм для зданий с подвесным транспортом грузоподъемностью от двух до пяти тонн и для участков покрытий в местах перепадов высот	—	Не действует
Входит в:
Серия ПК-01-80 Сборные железобетонные предварительно напряженные прогоны и ригели для зданий с ограждающими конструкциями из асбестоцементных волнистых листов. Рабочие чертежи	—	Не действует

Фермы металлодеревянные треугольные — презентация онлайн

1. Фермы металлодеревянные треугольные

Пример
студенческой
презентации
Фермы металлодеревянные
треугольные
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. Общие сведения.
2. Классификация ферм.
3. Основные положения по проектированию ферм.
4. Особенности расчета ферм.
5. Фермы металлодеревянные треугольные клееные пролетом 18 и 21м.
5.1. Общие сведения
5.2. Конструкция и обозначение
6. Ферма металлодеревянная треугольная из цельной древесины
пролетами 9; 10,5 и 12м.
6.1. Общие сведения
6.2. Конструкция и обозначение
Подготовила: студентка гр. С05-26
ИГУРЭ СФУ
Наракшина О.С.
1
Пример
студенческой
презентации
1. Общие сведения.
Ферма – стержневая система, остающаяся геометрически неизменяемой
после условной замены её жестких узлов шарнирами.
Фермы относятся к классу сквозных конструкций, в которых пояса
соединены между собой не сплошной стенкой, как у балок, а решеткой,
состоящей из отдельных стержней – раскосов и стоек.
Фермы применяются в покрытиях производственных и гражданских
зданий в тех случаях, когда балки сплошного сечения оказываются
экономически невыгодными.
Классическими примерами успешной длительной эксплуатации
деревянных ферм служат фермы дома Благородных собраний, фермы
покрытия Московского манежа в Москве. В г. Перми до настоящего
времени эксплуатируется много зданий с деревянными фермами в
покрытиях, построенных ещё в XVIII-XIX веках, а также здания постройки
середины XX века.
В современном строительстве в покрытиях производственных зданий
применяются:
металлодеревянные фермы типа ФМД (серия 1.863-2)
безраскосные фермы (металлодеревянные арки типа АМД, серия 1.860-6)
сегментные металлодеревянные фермы (серия 1.263-1)
дощатые треугольные фермы
2
Пример
студенческой
2. Классификация
презентации
По конструктивной схеме:
• балочные фермы (основной тип)
• распорные фермы – арочные
ферм
По очертанию верхнего пояса:
• треугольные фермы
• фермы с параллельными поясами
По материалу:
• из цельной древесины из круглого леса, брусьев, досок)
• из клееной древесины
• металлодеревянные
• фермы из фанерных труб
• стеклопластикодеревянные фермы
По типу узловых соединений:
• на лобовых врубках
• на стальных цилиндрических нагелях
• на зубчатых шипах на клею
• на клеестальных шайбах
3

4.

3. Основные положения по проектированию.

Пример
студенческой
презентации
3. Основные положения по
проектированию.
Деревянные фермы применяются, как правило, в статически
определимых системах. Несущая способность зависит от прочности и
устойчивости любого стержня, вследствие этого к качеству материалов
для изготовления ферм предъявляются повышенные требования.
Фермы проектируют с минимально возможным числом узлов.
Нижним поясам ферм при изготовлении придается строительный
подъем 1/200 пролета. При определении усилий в элементах фермы
искажение геометрического очертания ферм строительным подъемом не
учитывается.
4. Особенности расчета ферм
Основными нагрузками являются постоянные нагрузки (собственный
вес покрытия и ферм) и временные (снеговая на всем пролете, снеговая
на половине пролета). Ветровая не учитывается!
Для упрощения расчета собственный вес ферм считается
приложенным к верхнему поясу.
К
деревянным
фермам
не
рекомендуется
подвешивать
технологическое оборудование.
Статический расчет обычно ведется по стандартным программам ПЭВМ.
4
Пример
студенческой
презентации
При аналитическом статическом расчете все жесткие узлы ферм условно
заменяются идеальными шарнирами. Нагрузка считается приложенной в
узлах ферм. Определение опорных реакций производится в предположении,
что одна опора неподвижная, а другая подвижная. Практически обе опоры
конструируются неподвижными, и только при пролетах ферм более 30м одна
из опор делается подвижной.
5
Пример
студенческой
презентации
5. Фермы металлодеревянные клееные
треугольные пролетом 18 и 21м для
покрытий одноэтажных зданий межвидового
назначения
6
СЕРИЯ 1.063.9-3
5.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Фермы металлодеревянные клееные треугольные предназначены для
покрытий одноэтажных зданий II и III класса ответственности и могут
применяться в зданиях, возводимых в I-IV географических районах по весу
снегового покрова и I-III географических районах по скоростному напору
ветра, при расчетной температуре наружного воздуха до минус 400С
включительно и в условиях систематического воздействия технологических
температур до плюс 350С включительно:
— с кровлей из асбестоцементных волнистых листов УВ по ГОСТ 16233-77*
или других листовых материалов при уклоне 1:4;
— отапливаемых с сухим, нормальным и влажным режимом помещений
при влажности воздуха внутри помещений не более 75%;
— неотапливаемых, возводимых в сухой и нормальных зонах влажности,
при постоянной влажности воздуха внутри помещений не более 75%;
— бескрановых;
Пример
студенческой
презентации
— бесчердачных и с неэксплуатируемыми чердаками;
— бесфонарных;
— без перепада профиля покрытия;
7
— с неагрессивной, слабо- и среднеагрессивной степенью воздействия
газовых сред;
— с расчетной сейсмичностью не более 6 баллов;
Не допускается применение ферм в отапливаемых зданиях с влажностью
внутреннего воздуха ниже 45%.
Согласно СНиП II-2-80 фермы могут применяться в покрытиях зданий IIIIV степени огнестойкости.
5.2 КОНСТРУКЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ
Пример
5.2.1. Фермы запроектированы треугольного очертания с 8
студенческой
верхним поясом из двух шарнирно соединённых в коньке
презентации
металлодеревянных шпренгельных ферм, установленных с
уклоном 1:4 к горизонту и нижним поясом в виде стальной
затяжки, воспринимающей распор.
5.2.2. Деревянные элементы ферм выполняются клееными из слоёв
древесины сосны или ели сорта 2 сечением 33х135 мм после острожки .
5.2.3. Нижний пояс фермы состоит из двух ветвей, выполненных из
стержневой арматурной стали класса АIII по ГОСТ 5781-82*, соединенных в
опорных узлах упорными столиками. В середине длины нижний пояс имеет
монтажный стык, позволяющий уменьшить вдвое транспортную длину
элемента и в определённых пределах регулировать длину пояса при
монтаже ферм.
5.2.4. Металлический шпренгель верхнего пояса выполняется из двух,
последовательно соединенных полосовой сталью, стержней из арматурной
стали класса АIII по ГОСТ 5781-82*, с приваренными на концах гайками для
крепления шпренгеля в опорном и коньковом узлах ферм.
5.2.5. На концах деревянных элементов верхнего пояса ферм одеты
металлические башмаки, служащие для фиксированной передачи усилий на
торцы элемента.
5.2.6. Фермы опираются на колонны через опорные столики. Высота
опорного узла фермы, с учетом высоты опорного столика, кратная 300 мм,
позволяет принять типовое решение карнизного узла здания.
Пример студенческой
презентации
9
Марка
ФМД 18-450
ФМД 18-600
ФМД 18-750
ФМД 18-900
ФМД 18-1050
ФМД 18-1200
ФМД 18-1500
ФМД 18-1800
ФМД 18-2100
ФМД 21-450
ФМД 21-600
ФМД 21-750
ФМД 21-900
ФМД 21-1050
ФМД 21-1200
ФМД 21-1500
ФМД 21-1800
ФМД 21-2100
l
17800
17700
20800
20700
Размеры, мм
h
a
81
97
2218
114
130
167
184
195
2206
228
260
93
109
2593
126
163
175
191
2580
223
256
305
b
90
100
110
125
130
140
90
100
110
125
130
140
150
Масса,
кг
461
521
592
653
774
858
969
1116
1257
574
656
741
863
977
1099
1310
1430
1681
Пример студенческой
презентации
10
Пример
студенческой
презентации
11
Пример
студенческой
презентации
12
Пример
студенческой
презентации
6. Фермы металлодеревянные треугольные
из цельной древесины ( L = 9,0; 10,5; 12 м)
13
СЕРИЯ 1.063.9-6.93
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Фермы предназначены для покрытий одноэтажных однопролетных
бескрановых зданий межвидового назначения:
— II и III степени ответственности;
— с кровлей из асбестоцементных волнистых листов УВ по ГОСТ 1623377 при уклоне 33%;
— отапливаемых с сухим, нормальным и влажным режимами помещений
при относительной влажности внутреннего воздуха не более 75%;
— неотапливаемых, возводимых в сухой и нормальной зонах влажности в
помещениях не более 75%.
Фермы могут применяться в покрытиях зданий III…V степени
огнестойкости.
Пример студенческой
презентации
6.2. КОНСТРУКЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ
14
6.2.1. Ферма состоит из двускатного верхнего пояса, раскосов, нижнего
пояса и стойки. Сжатые элементы (верхний пояс и раскосы) выполнены из
древесины, растянутые (нижний пояс и стойки) – из металла.
6.2.2. Каждый скат верхнего пояса состоит из двух прямолинейных
элементов, изготовленных из древесины сосны или ели 2-го сорта:
— верхнего основного элемента, цельного по всей длине;
— нижнего (подбалки), прикрепленного к верхнему элементу болтами.
6.2.3. Стык раскоса с подбалкой, стык скатов верхнего пояса в коньке
осуществляется лобовым упором.
6.2.4. Нижний пояс выполняется из арматурной стали класса А-III по ГОСТ
5781-82, а в его концевые участки с резьбой – из горячекатаной круглой
стали по ГОСТ 2590-88.
Пример
студенческой
презентации
15
Марка
ФМД 9-600
ФМД 9-900
ФМД 9-1200
ФМД 9-1500
ФМД 9-1800
ФМД 9-2100
ФМД 10,5-600
ФМД 10,5-900
ФМД 10,5-1200
ФМД 10,5-1500
ФМД 10,5-1800
ФМД 12-600
ФМД 12-900
ФМД 12-1200
ФМД 12-1500
L
9000
10500
12000
b
125
125
150
150
175
175
125
150
150
175
175
125
150
175
175
Размеры, мм
h2
h3
150
75
175
75
175
100
175
100
175
100
200
125
150
100
175
100
200
100
200
100
225
100
175
100
200
100
200
100
225
125
Ø1
12
14
16
18
20
22
12
16
18
20
22
14
16
18
20
Ø2
12
16
16
18
20
22
12
16
18
20
22
14
16
20
200
Масса,
кг
206
217
297
308
354
412
254
329
366
423
463
307
396
477
528
Пример
студенческой
презентации
16
Пример
студенческой
презентации
17
Пример
студенческой
презентации
18
Пример
студенческой
презентации
19
Пример
студенческой
презентации
20

Фермы по типовой серии 1.

460.3-23.98 «Молодечно»

В современном строительстве широкое применение имеет долговечная экономичная серия «Молодечно». Ферма получила свое мелодичное название на базе Минского завода легких металлоконструкций уже в 80-е годы во времена Советского Союза. Эти конструкции быстро приобрели успех в крупнейших стройках и объектах страны, имея большие преимущества над другими: не требуют значительного количества пластин, сварных швов, удобны для покраски и в целом легки в изготовлении. Серия широко применяет для строительства промышленных предприятий, автотранспортных объектов и т.д. Легкие металлические конструкции получили распространение также в строительстве коммерческого назначения. Примером служат здания торговых центров, спортивных комплексов, ангары, склады.

Покрытия типа «Молодечно» предназначены для одноэтажных производственных зданий пролетами от18 до30м. Фермы стальные профилей прямоугольного сечения изготавливаются строго со стандартом ГОСТ 27579-88. Они предназначены для отапливаемых зданий и эксплуатация зданий, изготовленных из этих ферм возможна в неагрессивных средах, любых климатических районах с высокой сейсмичностью

до 9-10 б.

Легкие металлические конструкции менее затратные благодаря малой металлоемкости, имеют высокую унификацию при сборке, легки в перевозке. Из них в краткие сроки собираются конструкции зданий новейшей технологической разработки.

Такие здания собираются в рамный каркас на фундаменте с ограждением из профилированного листа. зависимости от назначения строения и архитектурных требований, В качестве в зависимости от ТЗ ограждающих конструкциях применяются кирпич, блоки, плиты.

Типовые фермы «Молодечно» выпускаются с длиной пролета с шагом стропильных ферм 4м, шаг колонн по средним рядам 12м. Низкая масса облегчает монтаж металлоконструкций. Сварная балка изготавливается в нужный размер, кроме этого снижаются отходы производства. Балки работают на изгиб и удобно, быстро монтируются. Ферма является элементом каркаса. Конструкция систем стержней соединенных в углах называют металлической фермой. Фермы не сложно изготовить. Сборка этих изделий объясняет частое применение для одноэтажных отапливаемых зданий. В таких проектах строений стандартная конструкция изделий Молодечно имеет удельный вес 30 кг/м.кв, с запасом прочности несущей конструкций равен 130%.

Изделия типа «Молодечно» оптимально применять в таких сооружениях.

Во-первых, когда строительство здания производят как в однопролетных вариантах, так и многопролетных.

Во-вторых, где использование бесфонарных вариантов, а так же с вариантами зенитных фонарей.

И, наконец, когда проектом запланирован перепад высот при пролетах 18м, 24м, а также 30м.

Достоинства конструкций:

— Уменьшаются трудозатраты на строительные работы

— Не требуется использовать большое количество стропильных устройств. Экономия такая, что требуется в полтора раза меньше.

Вся нагрузка, которая происходит как от самого веса кровли, так и от снега перенаправляются через стропила на колоны, и фундамент. Опора обычно производится с использованием шарниров. Поскольку есть связь между фермами, то совместно создается жесткий каркас. Он способен:

— обеспечить хорошую устойчивость для всех составляющих ригеля;

— перераспределить появляющиеся нагрузки местного характера;

— создают максимальное удобство во время монтажных работ.

— обеспечивают заданные параметры формы каркаса.

Фермы типа «Молодечно» получили большое распространение в современном строительстве, но требуют высокую квалификацию от инженеров-проектировщиков.

Скачать серию 1.460.3-23.98 «Молодечно»

03.12.2019 
Просмотров: 2287

Треугольные фермы

Вы когда-нибудь замечали, что многие инженерные сооружения (мосты, балки, здания, башни, фермы…) построены с использованием треугольников. Почему это?

изображение: cmh3315fl

Треугольники помогают сохранять конструкции жесткими.

Кроме того, в целях снижения веса, более эффективного использования материала и уменьшения площади поперечного сечения для защиты от ветра многие напряженные конструкции не строятся из плит материала, а вместо этого изготавливаются из каркасов ферм.Прямоугольные области делятся на треугольники.

изображение: Скотт Кублин

Коробка для зубной пасты

Ниже приведен пример поперечного сечения прямоугольной трубы с открытым концом. Этот объект очень легко раздавить и исказить. Чтобы сделать его более устойчивым, прямоугольник можно разделить на два треугольника, добавив поперечную скобу, соединяющую два противоположных угла.

Именно этот принцип используют инженеры при креплении конструкций.

Комбинации этих строительных блоков можно комбинировать для создания более крупных структур.

На сколько хватит?

Более сложный

Приведенный выше пример был тривиальным, но что произойдет, если наша структура станет более сложной? Является ли какая-либо из этих двух редко скрепленных структур жесткой? У них обоих по десять поперечных скоб.

Как оказалось, конструкция слева жесткая, а справа — нет.Как мы можем это определить? Мы могли бы построить их из шарнирных детских конструкторов и попытаться их исказить, но есть ли математический способ?

Давайте подумаем об этом на секунду или две. Когда прямоугольник деформируется, поскольку противоположные стороны имеют одинаковую длину, происходит то, что противоположные стороны остаются параллельными . Прямоугольник перекошен.

Поскольку мы знаем, что прямоугольники остаются прямоугольниками или наклонены к параллелограммам, мы знаем, что все вертикальные соединения в любой строке должны оставаться параллельными (пример выделен зеленым цветом ниже), и все горизонтальные соединения в одном столбце также остаются параллельными (выделены желтым).

Мы также знаем, что любой прямоугольник, заключенный в скобки, остается прямоугольником (выделен красным).

Эти три факта можно проверить на диаграммах выше.

Если есть прямоугольник в строке , столбце , тогда все в этой строке и столбцах параллельно и перпендикулярно этому прямоугольнику соответственно.

Чтобы иметь жесткую конструкцию, вертикальные соединения в любом ряду должны быть перпендикулярны горизонтальным соединениям в каждом столбце

Теория графов

Если мы нарисуем график, показывающий сетки, которые связаны, мы получим следующие диаграммы.На этих диаграммах каждый узел слева изображает строки, а каждый узел справа — столбцы. Для каждой фигурной скобки рисуется ссылка, показывающая строку и столбец, между которыми она находится. Вот график для нашего первого примера:

Если есть какой-то путь, соединяющий строку и столбец, то мы знаем, что вертикальные и горизонтальные соединения параллельны и перпендикулярны.

Это означает, что если граф связан (существует путь между любой парой узлов строк / столбцов), то структура является жесткой.Так обстоит дело с графиком для левой структуры примера; каждый узел строки и столбца каким-то образом связан с каждым другим узлом строки и столбца. Все параллельно и перпендикулярно. Структура жесткая.

Пример 2

График для примера структуры справа содержит, в данном случае, два осиротевших графа. На графике есть две отдельные части (заштрихованные красным и синим), и они не связаны. Структура не жесткая.

Нет пути (скобки), соединяющего два различных графа, поэтому существует определенная степень свободы.

Можно было бы сделать конструкцию жесткой, если бы была добавлена ​​скоба, соединяющая эти два графа (или если бы одна из скоб была изменена). Например, эту структуру можно сделать жесткой, переместив скобу из последней строки в первую или последнюю колонку.

Резервирование

Точно так же мы видим, что структура для нашего первого примера перестроена. Можно снять скобу, сохранив при этом жесткость конструкции. Например, удаление скобки, отмеченной ниже, по-прежнему сохранит жесткость конструкции.(Это не единственное решение, вы можете видеть другие?)

Чтобы структура была жесткой, каждая строка должна быть связана с каждым столбцом каким-либо путем, независимо от того, насколько запутанным. Граф должен быть остовным деревом. Если в сетке R строк и C столбцов, минимальное количество ссылок, необходимых для создания связного графа, составляет R + C — 1 . Это минимальное количество скоб, необходимое для устойчивости сетки.

Итак, для нашего первого примера, после того как мы удалили одну из лишних фигурных скобок, никакой другой оптимизации мы не сможем сделать. При шести рядах и четырех столбцах минимальное количество распорок для жесткой конструкции составляет девять.

Толкни меня, потяни

В реальных конструкциях иногда скобам необходимо выдерживать силы растяжения (растягивания), а иногда — сжатия (сжатие). Подтяжки, которые поддерживают при растяжении, обычно называют TIES . Подтяжки, поддерживающие сжимающие нагрузки, обычно называются STRUTS .

Реальность

На самом деле инженеры любят избыточность. Мы никогда не хотим строить структуру с единственной точкой отказа. Используется больше связей, чем необходимо, так что даже если что-то выйдет из строя, наша конструкция не рухнет.

Кроме того, даже при лучшем планировании в мире, дополнительные силы могут быть приложены к конструкциям, которые не были предназначены для (ветер, несбалансированные атипичные нагрузки, снег, тяжелая краска…). Приятно иметь запас прочности.

Плюс красиво смотрится! Разве это не чистая красота?

изображение: Vurnman

Вы можете найти полный список всех статей здесь. Щелкните здесь, чтобы получать уведомления по электронной почте о новых статьях.

Треугольников и Фермы — Урок

.

(1 Рейтинг)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 10
(9–12)

Требуемое время: 30 минут

Зависимость урока: Нет

Тематические области:
Геометрия, Физика

Поделиться:

Резюме

Студенты узнают об основной прочности различных форм, демонстрируя, почему инженеры-строители продолжают использовать треугольник в качестве структурной формы выбора. Приведены примеры из повседневной жизни, чтобы показать, как эта форма постоянно используется для повышения прочности конструкции. Наряду с сопутствующим заданием этот урок дает ученикам возможность изучить прочность ферм, сделанных из различных треугольных элементов, для оценки различных структурных свойств.

Инженерное соединение

Многие инженеры в различных областях занимаются проектированием конструкций: от аэрокосмических инженеров, которые проектируют спутниковые конструкции, до инженеров-строителей, проектирующих мосты и эстакады, до инженеров-механиков, которые проектируют шасси автомобилей и размещают компоненты внутри компьютеров и сотовых телефонов.Формы, включенные в эти конструкции, существенно влияют на прочность конструкций. Этот урок вовлекает учащихся в обсуждение силы различных геометрических фигур, таких как квадраты и треугольники, без необходимости в более продвинутом физическом анализе.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

• Перечислите места, где они видят треугольники, используемые для увеличения прочности конструкции.
• Объясните, почему треугольник — самая сильная геометрическая форма.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12,
образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) ,
проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика;
внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Рабочие листы и приложения

Посетите [www. teachengineering.org/lessons/view/cub_trusses_lesson01], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной учебной программы

Урок средней школы

Многоугольники, углы и фермы, о боже!

Студенты внимательно изучают ферменные конструкции, геометрические формы, из которых они состоят, и множество вариаций, которые можно увидеть в конструкциях мостов, используемых каждый день.С помощью рабочего листа учащиеся рисуют различные 2D- и 3D-формы многоугольников и продумывают их формы и внутренние углы (мысленное «тестирование»), чтобы …

Деятельность средней школы

Везде треугольники: сумма углов в многоугольниках

Учащиеся узнают о правильных многоугольниках и общих характеристиках правильных многоугольников. С помощью управляемого рабочего листа и совместной работы учащиеся изучают идею деления правильных многоугольников на треугольники, вычисления суммы углов в многоугольниках с использованием треугольников и определения углов в фигурах с помощью …

Урок средней школы

Выполнение математических расчетов: анализ сил в ферменном мосту

Изучите основы анализа сил, которые инженеры применяют в соединениях фермы для расчета прочности моста фермы, известного как «метод соединений».”Найдите напряжения и сжатия для решения систем линейных уравнений, размер которых зависит от количества элементов и узлов в ферме …

Деятельность средней школы

У вас есть треугольники!

Учащиеся узнают о тригонометрии, геометрии и измерениях, участвуя в практическом взаимодействии с технологией LEGO® MINDSTORMS®. Сначала они рассматривают основные геометрические и тригонометрические концепции. Затем они оценивают высоту различных объектов с помощью простой тригонометрии. Студенты …

Предварительные знания

Студенты должны иметь базовые знания геометрии, в частности знать, что правильные геометрические формы, такие как квадраты, пятиугольники и шестиугольники, могут быть сведены к треугольникам.Они также должны знать, как вычислить сумму внутренних углов многоугольника путем преобразования многоугольника в треугольники.

Введение / Мотивация

Строительная инженерия — одна из старейших форм инженерии. Самые ранние здания, дороги, акведуки и мосты требовали структурного проектирования, чтобы обеспечить их функциональность и безопасность. Однако структурная инженерия не уникальна для зданий.Фактически, аэрокосмические инженеры используют структурную инженерию при проектировании спутников, инженеры-механики используют структурную инженерию, когда они проектируют рамы автомобилей, даже компьютерные инженеры используют структурную инженерию, чтобы выяснить, как лучше всего подключить видеокарту к материнской плате!

В этом уроке вы узнаете, как инженеры-строители полагаются на фундаментальную геометрию, с помощью которой мы можем легко предсказать производительность, для проектирования структурно надежных объектов и зданий. После урока учащиеся могут провести увлекательное практическое занятие «Разрушение фермы», в котором они будут строить фермы с помощью палочек от мороженого и горячего клея, а затем проверять их на отказ, оценивая относительную прочность различных конфигураций фермы и стилей строительства.

(Затем покажите учащимся презентацию «Сила фигур», используя предложенный сценарий, приведенный в разделе «Предпосылки урока». )

Предпосылки и концепции урока для учителей

(Последующий текст согласуется с презентацией «Сила фигур», презентацией PowerPoint. Убедитесь, что у учащихся есть бумага и карандаш под рукой, чтобы рисовать свои идеи, пока они следят за презентацией.)

( Slide 1 ) Сегодня мы исследуем фундаментальную конструктивную концепцию: прочность форм.

( Slide 2 ) Когда мы внимательно смотрим на мосты, мы можем увидеть, как инженеры-строители используют различные формы для создания общей конструкции. Мы видим треугольники и квадраты. Мы даже можем видеть параболы.

( Slide 3 ) Инженеры-строители используют те же типы форм в зданиях. Многие рамы зданий представляют собой просто повторяющиеся квадраты, как показано в верхнем левом углу.На нижнем левом изображении показано, как квадрат укрепляется путем добавления диагональной поперечной распорки в эти леса, которая разбивает квадрат на два треугольника. На изображении справа показана строящаяся антарктическая геодезическая. Структура геодезических куполов похожа на структуру футбольных мячей и может рассматриваться как группа пятиугольников и шестиугольников. Но если мы разобьем каждую из этих фигур, мы увидим, что они в основном состоят из треугольников.

( Slide 4 ) Даже когда мы выходим за рамки гражданского или архитектурного проектирования, мы можем видеть, как инженеры полагаются на известную прочность форм.В раме мотоцикла используется множество треугольников для поддержки колес и сидений. Инженеры-механики проектируют краны, в рамах которых используются треугольники и квадраты. Даже спутники используют эту знакомую и простую регулярную геометрию.

( Slide 5 ) На бумаге нарисуйте каждый из этих правильных многоугольников: квадрат, ромб и треугольник. Если мы надавим на фигуру прямо вниз, заставив всю фигуру сжать, что произойдет с формой? Нарисуйте другой ручкой, карандашом или пунктирной линией, как бы форма выглядела, если бы вы ее нажали. Предположим, что стороны фигуры жесткие, не изменяют длину и не изгибаются.

( Slide 6 ) Взгляните на это! Если вы нажмете на верхнюю часть квадрата, он больше не будет квадратом, а вместо этого примет форму ромба, который является разновидностью параллелограмма. Это называется «стеллажи». Если мы надавим на вершину алмаза, он рухнет. А как насчет треугольника? Треугольник сохраняет свою форму!

( Slide 7 ) Причина обрушения квадрата и ромба в том, что угол между элементами конструкции может изменяться без изменения или изгиба длины элементов.Помните, как мы вернулись к геометрии, когда мы говорили о том, как определяются полигоны? В этом случае для обоих четырехугольников просто требуется, чтобы сумма внутренних углов равнялась 360 градусам, но каждый угол может измениться.

( Slide 8 ) Треугольники уникальны в этом смысле. Угол между двумя сторонами треугольника основан на длине противоположной стороны треугольника. Вы помните это по геометрии? Угол «а» фиксирован на основе относительной длины стороны «А». Точно так же, как угол «b» фиксируется на основе относительной длины «B» и «c» на основе «C.«Вот почему треугольник не может разрушиться!

( Slide 9 ) Как мы показали, другие правильные многоугольники можно деформировать без изменения длины сторон. Квадрат теряет свою форму, поскольку его прямые углы схлопываются, а пятиугольник и шестиугольник могут деформироваться. Но формы остаются «закрытыми», потому что сумма внутренних углов остается постоянной. Для фигуры с n сторонами сумма внутренних углов будет равна 180 * (n-2). Таким образом, сумма углов треугольника равна 180 градусам или 180 * (3-2) градусам.Сумма углов квадрата равна 360 градусам или 180 * (4-2). Итак, что мы можем сделать с другими формами, квадратами, пятиугольниками и шестиугольниками, чтобы они не разрушились? Нарисуйте эти фигуры на бумаге и добавьте то, что будет необходимо.

( Slide 10 ) Вы разбили фигуры на треугольники? Поскольку мы знаем, что треугольник не может схлопнуться, и мы знаем, что эти правильные многоугольники всегда можно свести к треугольникам (именно так мы вычисляем сумму внутренних углов, помните?), Разбиение наших многоугольников на треугольники предотвращает их сжатие!

( Slide 11 ) Та же концепция применима в трех измерениях. Как показано, куб может схлопнуться, «раскачиваясь», точно так же, как квадрат, который мы видели, разрушился в двух измерениях. Итак, что бы мы сделали, чтобы создать прочную трехмерную структуру?

( Slide 12 ) Делаем 3D треугольники! В частности, мы можем сделать прямоугольные или треугольные пирамиды! Вот почему инженеры-строители полагаются на треугольники, как в 2D, так и в 3D, для создания прочных конструкций! Трехмерная конструкция, состоящая из отдельных структурных треугольников, таких как эта, называется «фермой» и используется в процессе проектирования для создания прочной и легкой конструкции!

Сопутствующие мероприятия

• Разрушение фермы — учащиеся конструируют фермы с помощью палочек для мороженого и горячего клея, а затем проверяют их на отказ, оценивая относительную прочность различных конфигураций фермы и стилей строительства.

Закрытие урока

Теперь, когда мы рассмотрели основы того, как инженеры-строители полагаются на структурные формы, я надеюсь, что вы начнете замечать в своей повседневной жизни то, как строятся объекты. Посмотрите вокруг себя, на здания, краны, мосты, дома, машины и мебель, и вы увидите, что большая часть структурной инженерии основана на этих фундаментальных и простых формах.

Далее, в этом упражнении вы познакомитесь с проектированием, строительством и испытанием структурных ферм. Так что не забывайте о наших обсуждениях различных форм и о том, как их можно использовать для создания прочных структур.

Словарь / Определения

сжатие: сжимающая сила.

поперечная скоба: диагональный структурный элемент, который разбивает многоугольники более высокого порядка на простые треугольники.

геодезический: изогнутая форма, созданная прямыми линиями или объектами.

парабола: форма, естественным образом образованная веревкой, удерживаемой за оба конца и позволяющей провисать; математически основан на квадратном уравнении.

стеллажи: процесс сворачивания фигуры из правильного многоугольника в неправильный многоугольник.

правильный многоугольник: многоугольник, который является равносторонним (все стороны равной длины) и равноугольным (все внутренние углы равны).

Строительные леса: временная конструкция, построенная вокруг здания, чтобы обеспечить людям безопасный доступ к возвышенностям. Например, чтобы рабочие могли класть кирпич, устанавливать отделку или красить.

ферма: конструкция, состоящая из одного или нескольких треугольных элементов с прямыми отдельными элементами.

Оценка

Вступительный вопрос: Спросите учащихся, какая правильная геометрия (треугольник, квадрат, круг, пятиугольник, шестиугольник и т. Д.)) они считают сильнейшим и почему. (Ответ: Треугольник — самая прочная форма, и в этом уроке мы выясним, почему!) Формы треугольника обычно используются для прочности и опоры конструкции. Авторское право

Copyright © 2013 Дениз У. Карлсон, Университет Колорадо в Боулдере

Практика по встроенной геометрии: Попросите учащихся принять участие, выполнив два задания по рисованию, описанные в презентации PowerPoint.

1. Нарисуйте на листе бумаги каждый из этих правильных многоугольников: квадрат, ромб и треугольник.Если мы надавим на фигуру прямо вниз, заставив всю фигуру сжать, что произойдет с формой? Нарисуйте другой ручкой, карандашом или пунктирной линией, как бы форма выглядела, если бы вы ее нажали. Предположим, что стороны фигуры жесткие, не изменяют длину и не изгибаются. (Ответ: если вы надавите на вершину квадрата, его углы в 90 градусов схлопнутся, и он превратится в простой ромб, который является разновидностью параллелограмма. Если мы надавим на вершину ромба, он рухнет. Ничего не произойдет. к треугольнику; он остается треугольником.)
2. Нарисуйте на листе бумаги каждый из этих многоугольников: квадрат, пятиугольник и шестиугольник. Что мы можем сделать с этими формами, чтобы они не разрушились? Нарисуйте эти фигуры на бумаге и добавьте то, что будет необходимо. (Ответ: Используйте линии, чтобы разбить фигуры на треугольники.)

Личная релевантность: После презентации слайдов PowerPoint (или в качестве домашнего задания) попросите учащихся индивидуально перечислить на своих листах места, объекты, структуры и продукты, в которых они видели треугольники, функционирующие как структурные формы. Через пять минут предложите каждому ученику прочитать свой список классу, а вы составите на доске общий список их ответов. (Возможные ответы: мосты, опоры электропередачи, краны, остроконечные крыши, столы, стулья, велосипеды, велосипедные стойки, перила, заборы, ворота, опоры для полок, кронштейны, опоры для рекламных щитов и т. Д.)

Мероприятия по продлению урока

Рассмотрите возможность проведения многоугольников, углов и ферм, о боже! урок и связанные с ним задания, «Треугольники повсюду: сумма углов в многоугольниках и многоугольниках» и «Фермы эскимо», во время которого учащиеся внимательно изучают ферменные конструкции и рисуют многоугольники, чтобы мысленно «проверить» их формы и внутренние углы до и после нагрузки. применяемый.Во время упражнений учащиеся делят правильные многоугольники на треугольники, чтобы вычислить суммы углов в многоугольниках, и изучают уравнения, чтобы найти сумму внутренних углов в правильном многоугольнике и найти меру каждого угла в правильном n-угольнике. Затем, чтобы решить гипотетическую реальную задачу, они проектируют, создают и испытывают прочные и уникальные ферменные конструкции, состоящие из палочек от мороженого и горячего клея, а затем сравнивают измерения углов до и после многоугольников для анализа деформации форм

.

авторское право

© 2013 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Дарси Чиннис, Аманда Гилиани, Скотт Дакворт, Малинда Шефер Зарске

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой электронной библиотеки было разработано в рамках Комплексной программы преподавания и обучения в рамках гранта GK-12 Национального научного фонда.DGE 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 19 ноября 2021 г.

Ферма

Пример фермы Королевской почты, мост Саук-Крик, Порт-Вашингтон, Висконсин.

Ферма представляет собой конструкцию, состоящую из конструктивных элементов, в которых сила
применяется только к двум точкам («двухсиловые элементы») и сборке как
все ведет себя как единый объект.Хотя это строгое определение позволяет
элементы любой формы соединяются в любую стабильную конфигурацию, фермы
обычно состоят из пяти или более треугольных блоков, построенных с прямыми
элементы, концы которых соединены в соединениях, называемых «узлами».

Например, самая простая форма фермы — это одиночный треугольник.

«Ферма» происходит от старого французского слова «trousse», примерно около 1200 г.
означает «совокупность связанных вещей» неопределенного происхождения, возможно, из
Вульгарная латынь torciare «крутить», от поздней латыни momentre (см. Крутящий момент
(п.)).

Ферма дает устойчивую форму, способную выдерживать значительную внешнюю нагрузку.
на большом пролете, когда компоненты подвергаются главным образом осевому растяжению
или сжатие.

Ферма имеет способность рассеивать нагрузку через работу фермы.

Ферма похожа на арку, за исключением того, что вместо поддержки каждого конца
арка, чтобы обеспечить сдержанность, ферма связывает их вместе.

Фермы, как и все конструкции, являются приспособлениями для передачи грузов оттуда, откуда вы
не хочу, чтобы они были там, где вы.Ферма крыши принимает на себя вес крыши — и
снег на крыше, если вы живете в таком климате, и переносит его
в несущие стены вашего дома. Ферма моста выдерживает вес
автомобили и грузовики проезжают по нему и переносят его к пирсам. Что делает
фермы, отличные от других конструкций — стропил, скажем, для крыши, или арок для
мост — это умный и эффективный способ перевозки груза. Фермы имеют тенденцию быть
очень легкий, потому что они используют геометрию и законы
статика.

Если соединить три палки в треугольник, получится конструкция,
остается жестким, даже если вы не сильно затягиваете болты. Если, с другой стороны, вы
сделать квадрат из четырех палочек, удержать
структура от превращения в ромб при нажатии на нее, сколько бы
ужесточение делаешь. В отличие от треугольника жесткость этой конструкции зависит от
по жесткости соединений. Эта внутренняя жесткость треугольников —
геометрическое свойство. Треугольник — единственный многоугольник, внутренние углы которого –и,
следовательно, shape– однозначно определяется длиной его сторон.

Применяя уравнения статики, мы можем показать, что если тело нагружено на два
только точки, равнодействующие силы в этих точках равны по величине; находятся
противоположное по направлению; и действуйте по линии между двумя точками. За наших
элементы фермы, это означает, что силы, действующие на элементы, являются осевыми (т. е. они
действуют вдоль оси элемента), помещая их либо в чистое напряжение, либо в чистое
сжатие.

В фермах, нагруженных направленными вниз силами, стержни вдоль верха («верхняя часть
пояс ») находятся в сжатом состоянии, а элементы, расположенные внизу (« нижний пояс »)
находятся в напряжении.Члены, соединяющие верхние и нижние пояса («паутина»
элементы ») могут быть растянутыми или сжимающимися, в зависимости от их углов и
распределение нагрузок.

Силы в стержнях можно рассчитать несколькими способами. Традиционный «авторский
hand »- это« метод суставов »и« метод сечений ». Для
расчет фермы с помощью компьютера, `метод конечных элементов`_ является стандартным
техника.

Тот факт, что силы, действующие на каждый элемент фермы, являются осевыми, является ключом к ее способности
эффективность.В аксиально нагруженном элементе сила передается одинаково всеми
часть члена — никакая часть не теряется зря. Сравните это с лучом. Когда вы загружаете
балка в центре, напряжения там намного выше, чем где-либо еще. В
материал вдали от центра просто не выполняет столько работы, что снижает
эффективность конструкции. (У вас, кстати, есть инстинктивное понимание
этого. Если кто-то протягивает вам карандаш и просит сломать его, вы кладете
большие пальцы рук к центру и согните его.)

Правильно подобрав размеры элементов фермы, вы можете настроить ее для перевозки огромных грузов.
при использовании очень небольшого количества материала.Так люди выигрывают мост из бальзового дерева
соревнования.

Биплан.

Ферма состоит из обычно (но не обязательно) прямых элементов, соединенных
на стыках, традиционно называемых панельными точками.

Верхние балки фермы называются верхними поясами и обычно находятся в состоянии сжатия,
нижние балки называются нижними поясами и обычно находятся в состоянии растяжения. В
внутренние балки называются перемычками, а области внутри перемычек — панелями.

Внутренние балки называются перемычками, а области внутри перемычек —
панели.

Фермы обычно (но не обязательно) состоят из треугольников из-за
структурная устойчивость этой формы и конструкции. Треугольник — самый простой
геометрическая фигура, которая не изменит форму при длинах сторон
фиксированный. Для сравнения, как углы, так и длина четырехгранной фигуры
должен быть закреплен, чтобы он сохранил свою форму.

Плоская ферма — это ферма, в которой все элементы и узлы находятся в пределах двух
размерная плоскость, в то время как космическая ферма имеет элементы и узлы, простирающиеся в
три измерения.

Ферма обыкновенная.

Обычная ферма характеризуется треугольной формой.

Ферма Pratt, первоначально спроектированная Томасом и Калебом Праттом в 1844 г.
удачно осуществлен переход от деревянных конструкций к металлическим. Базовый
отличительными особенностями являются диагональные элементы перемычки, образующие V-образную форму. В
центральная секция обычно имеет пересекающиеся диагональные элементы. Дополнительные контр-распорки
могут быть использованы и могут затруднить идентификацию, однако Пратт и
его вариации — самый распространенный тип всех ферм.

Строители использовали деревянные фермы различных форм для строительства крыш в
Римские постройки и продолжали их использовать в средние века, особенно в
крыши больших амбаров для десятины. В девятнадцатом веке инженеры
изобрел много новых форм ферм, часто названных в честь инженера, который первым
использовал их. Ферма, особенно когда она сделана из стали, доказала свою способность
пролеты и, следовательно, использовались для ограждения обширного пространства.

Треугольник, в силу его встроенной геометрии, не может быть изменен по форме.
не перекручивая или за одну из его сторон.Следовательно, добавив треугольник к
треугольник, можно построить протяженные фигуры, которые сильны, несмотря на
относительно легкий.

Пространственная рама представляет собой удлиненную ферму в трех измерениях. Пространства кадры вошли в
широко использовалась примерно в 1945 году. Как и плоская ферма, она может перекрывать
значительные расстояния.

Подобно тому, как арка может вращаться, образуя купол, ферма может быть изогнута в
три измерения, образующие то, что Р. Бакминстер Фуллер назвал «геодезическим
купол ».Фулл приступил к проектированию и строительству этих куполов после 1945 г., а в 1967 г.
должен был спроектировать павильон Соединенных Штатов для международной выставки, проводившейся
в Монреале, Канада.

Ферма — Проектирование зданий

Ферма — это конструкция, состоящая из элементов, организованных в соединенные треугольники, так что вся сборка ведет себя как единый объект. Фермы чаще всего используются в мостах, крышах и башнях.

Ферма состоит из сети треугольников, соединенных вместе, чтобы обеспечить равномерное распределение веса и управление изменением растяжения и сжатия без изгиба или сдвига.Треугольник является геометрически стабильным по сравнению с четырехсторонней (или более) формой, для которой требуется, чтобы угловые соединения были зафиксированы для предотвращения срезания.

Фермы состоят из блоков треугольной формы с прямыми элементами. Концы этих элементов соединяются в соединениях, известных как узлы. Они способны нести значительные нагрузки, передавая их на несущие конструкции, такие как несущие балки, стены или грунт.

Как правило, фермы используются для:

Фермы обычно состоят из трех основных элементов:

• Верхний пояс, обычно сжатый.
• Нижний пояс, который обычно находится в растянутом состоянии.
• Распорка между верхними и нижними поясами.

Верхние и нижние пояса фермы обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению и, таким образом, сопротивление общему изгибу, в то время как распорка сопротивляется силам сдвига.

Эффективность ферм означает, что они требуют меньше материала для выдерживания нагрузок по сравнению со сплошными балками. Как правило, общая эффективность фермы оптимизируется за счет использования меньшего количества материала в поясах и большего количества в элементах связи.

[править] Простая ферма

Это единый треугольник, который можно встретить на каркасной крыше, состоящей из стропил и балки перекрытия.

[править] Планар

ферма

Плоская ферма представляет собой ферму , в которой все элементы лежат в двухмерной плоскости. Фермы этого типа обычно используются последовательно, при этом фермы располагаются параллельно для образования крыш, мостов и т. Д.

В отличие от плоской фермы , которая лежит в двухмерной плоскости, ферма пространственного каркаса представляет собой трехмерный каркас из соединенных треугольников.

Существует широкий диапазон форм фермы , которые могут быть созданы из различных материалов, общей геометрии и пролета. Некоторые из наиболее распространенных форм описаны ниже.

[править] Ферма Pratt

Также известная как ферма «N» , эта форма часто используется в длиннопролетных зданиях с пролетами от 20 до 100 м, где могут преобладать подъемные нагрузки, например, в подвесах самолетов. Ферма Pratt использует вертикальные элементы для сжатия и горизонтальные элементы для растяжения. Конфигурация элементов означает, что более длинные диагональные элементы находятся в напряжении только для воздействия гравитационной нагрузки, что позволяет использовать их более эффективно.

[править] Ферма Уоррена

Ферма Warren имеет меньше элементов, чем ферма Pratt , и имеет диагональные элементы, которые поочередно находятся в состоянии растяжения и сжатия. Ферма Элементы образуют серию равносторонних треугольников, чередующихся вверх и вниз.

Эта форма фермы обычно используется для коротких пролетов в промышленных зданиях и называется так потому, что позволяет получить максимальную выгоду от естественного освещения за счет использования остекления на более крутых склонах, выходящих на север (иногда называемых пилообразная крыша). Обычно на более крутом склоне фермы имеется вторая ферма , идущая перпендикулярно плоскости фермы северного фонаря , обеспечивая большое пространство без колонн.

Как правило, деревянные фермы шириной до 8 м используются при строительстве крыш домов. Они имеют форму простого треугольника с вертикальным элементом между вершиной и нижним поясом.

Подобно ферме центральной стойки , но с диагональными элементами между центром нижнего пояса и каждым из наклонных верхних поясов, фермы стойки цоколя могут охватывать 10 м.

Верхние и нижние пояса параллельны, что позволяет строить перекрытия или плоские крыши.

[править] Другие типы фермы:

Другие варианты включают:

• Howe ферма .
• Ножничная крыша ферма .
• Вальмовая ферма .
• Тетива ферма .
• Вентилятор ферма .
• Fink Ферма .

Почему треугольник — сильная форма?

Возможно, вы слышали, как люди говорят, что треугольник — сильная форма. Но почему это?

Почему треугольники — сильная форма

Когда инженеры строят конструкции, они хотят убедиться, что конструкция может выдержать вес . Другими словами, они не хотят, чтобы конструкция упала, когда к ней приложена сила . Например, мосты должны выдерживать материалы, из которых состоит мост, а также весь транспортный поток, проезжающий по нему. Одна из форм, которая очень хорошо выдерживает вес, — это треугольник. Но что делает треугольники такими хорошими?

Давайте посмотрим, как треугольник передает силу .

Когда сила (нагрузка ) прикладывается к одному из углов треугольника, она распределяется по каждой стороне. Две стороны треугольника сжаты. Другое слово для этого сжатия — сжатие . Третью сторону треугольника вытягивают, или вытягивают в сторону. Другое слово для этого растяжения — напряжение .

Когда к верхнему углу треугольника прикладывается направленная вниз нагрузка, стороны треугольника испытывают сжатие, а основание треугольника испытывает растяжение (© 2020 Let’s Talk Science).

Как треугольники используются в мостах

Вы часто видите треугольники, используемые для создания мостов. Мосты объединяют несколько треугольников. Они применяют сжатие и растяжение в разных местах.

Мосты часто строят из нескольких треугольников. Сжатие происходит с внешней стороны треугольников, а напряжение — с внутренней и нижней сторон треугольников (© 2020 Let’s Talk Science).

Треугольники можно использовать для изготовления ферм. Фермы используются во многих конструкциях, таких как крыши, мосты и здания.Фермы объединяют горизонтальные и диагональные балки в треугольники. Мосты, в которых используются фермы, называются мостами с фермами .

Ферменный мост Спрингтауна (Источник: Дэниел Кейс [CC BY-SA 3.0] через Wikimedia Commons).

При проектировании мостов используются несколько различных типов ферм. Тип фермы зависит от того, как устроены горизонтальные и диагональные балки. Есть четыре основных стиля ферм, используемых для изготовления мостов.

Ферма Уоррена

Здесь используются диагональные балки, образующие равносторонних треугольников.Эти треугольники имеют три стороны одинаковой длины.

Ферма Уоррена (красный — сжатие, синий — растяжение, черный — отсутствие напряжения) (© 2020 Let’s Talk Science).

Ферма Howe

Здесь используются диагональные балки, которые наклоняются вверх к центру моста, пока не встретятся в прямом равнобедренном треугольнике . У этого типа треугольника две стороны одинаковой длины, а третья сторона — разной длины.

Ферма Howe, показывающая расположение сил (давайте поговорим о науке на основе изображения, сделанного skyciv.com).

Ферма Pratt

Здесь используются диагональные балки, которые наклоняются вниз к центру моста, пока не встретятся в перевернутом равнобедренном треугольнике.

Ферма Пратта, показывающая расположение сил (давайте поговорим о науке на основе изображения с сайта skyciv.com).

K Ферма

Это более сложный тип фермы, который состоит из соединенных спиной треугольников, образующих K-образную форму.

Ферма K с черной буквой K (© 2020 Let’s Talk Science).

Знаете ли вы?

Самый длинный мост в Канаде — мост Конфедерации, а это 12.Длина 9 км. Он соединяет Нью-Брансуик и остров Принца Эдуарда.

Как треугольники используются в крышах

Фермы, обычно используемые для поддержки крыш, называются фермами King Post. Ферма с королевской стойкой имеет горизонтальную балку, называемую балкой , , и вертикальную балку, называемую королевской стойкой , (отсюда и ее название). Есть две стойки, которые соединяют верхнюю часть королевской стойки с балкой для создания треугольных форм. Эти стойки называются основных стропил .Внутри этих треугольников добавлены диагональные стойки для соединения основных стропил с центральной стойкой. Эти подкосы делают крышу еще более прочной.

Ферма королевского столба (Источник: Джордж Пондерево [CC BY-SA 3.0] через Wikimedia Commons). Изображение — Этикетки

(1) Королевский пост

(2) Анкерная балка

(3) Основные стропила

(4) Стойки

Эти фермы королевских столбов затем соединяются вместе с другими балками, чтобы сформировать прочную и устойчивую конструкцию, которая может поддерживать крышу.

Две фермы королевских столбов, соединенные для поддержки крыши (Источник: Джордж Пондерево [CC BY-SA 3.0] через Wikimedia Commons).

(1) Балка коньковая

(2) Purlins

(3) Стропила общие

Это пример «двойной крыши» с основными стропилами и общими стропилами.

Треугольники — очень важные формы, когда дело касается инженерии. От мостов до домов и даже самолетов — всегда важно использовать треугольники в конструкциях!

У этого самолета Stearman на крыльях есть распорки, называемые распорками N (Источник: Arpingstone [общественное достояние] через Wikimedia Commons).

Характеристики трехканальной треугольной фермы

Что такое ферменный мост

Ферма — это серия отдельных элементов, действующих при растяжении или сжатии и действующих вместе как единое целое. На ферменных мостах на натяжной элемент действуют силы, тянущие наружу на его концах. Даже на «деревянном» мосту с фермами эти элементы часто представляют собой отдельные металлические детали, такие как стержни или стержни. Сжимающие силы сдвигаются или сжимаются вместе и являются более тяжелыми. Отдельные элементы образуют треугольный узор.

Один историк по истории мостов описывает ферменный мост следующим образом: «Ферма — это просто соединенный между собой каркас из балок, который удерживает что-то. Балки обычно расположены в повторяющемся треугольном узоре, поскольку треугольник не может быть искажен под действием напряжения.В ферменном мосту две длинные — обычно прямые части, известные как пояса — образуют верх и низ; они связаны паутиной вертикальных столбов и диагоналей. Мост поддерживается на концах опорами, а иногда и посередине опорами. Правильно спроектированная и построенная ферма будет распределять нагрузки по всей своей конструкции, позволяя мосту безопасно выдерживать собственный вес, вес транспортных средств, пересекающих его, и ветровые нагрузки. Ферма не поддерживает проезжую часть сверху, как подвесной мост, или снизу, как арочный мост; скорее, он делает проезжую часть жестче и прочнее, помогая ей выдерживать различные нагрузки, с которыми она сталкивается.»(Эрик ДеЛони, Золотой век, изобретения и технологии, 1994).

Узор, образованный элементами в сочетании с распределением напряжений (растяжение и сжатие), создает фермы определенного типа, например фермы Уоррена или Пратта. Большинство типов фермы носят имя человека (лиц), разработавшего узор, например ферма Пратта, названная в честь Калеба и Томаса Пратта, запатентовавших ее в 1844 году. Например, появляется конфигурация или узор фермы Пратта и Хоу. идентичны (серия прямоугольников с крестиками), но диагонали Хау сжаты, а вертикали — растянуты.В случае с Праттом все наоборот.

Теоретически ферменный мост не содержал лишних элементов. Строители считали каждый член или элемент важным для функционирования фермы, хотя некоторые из них были важнее других. В то время как большинство ферм могут получить значительные повреждения и потерять поддержку некоторых элементов без разрушения, серьезное повреждение элемента может привести к обрушению моста.

Четыре оставшихся исторических крытых моста Теннесси используют один из трех типов ферм:

• Kingpost (Крытый мост в парках
• Квинпост (Крытый мост Гаррисберга и Крытый мост Библии
• Howe (Крытый мост Элизабеттона)

Kingpost
Строители впервые разработали Kingpost как самый простой и самый ранний тип фермы.Контур состоял из двух диагоналей при сжатии и нижнего пояса при растяжении, которые вместе образовывали треугольную форму. Вертикальный стержень натяжения (названный Kingpost и отсюда происхождение названия фермы) разделил треугольник пополам. После середины 19 века в качестве натяжных стержней строители использовали металл (а не дерево). Строители обычно использовали ферму Kingpost для более коротких пролетов, примерно до 35 футов.

Queenpost
Queenpost, еще один ранний и базовый тип фермы, является разновидностью фермы Kingpost. Ферма Queenpost содержит два вертикальных элемента (а не один в Kingpost). Эти вертикальные элементы требуют использования верхнего пояса для их соединения. Эта компоновка образует трехпанельный пролет, в котором центральная прямоугольная область может иметь или не иметь пересекающиеся диагонали. Опять же, внешние элементы действуют на сжатие, а вертикальные стержни (деревянные или металлические) действуют на растяжение. Этот тип фермы может поддерживать пролеты до 70 футов.

Ферма Howe
Ферма Howe была запатентована Уильямом Хоу в 1840 году.Концевые диагонали соединяют верхние и нижние пояса, и все деревянные элементы действуют при сжатии. Каждая панель имеет диагональный деревянный сжимающий элемент и вертикальный металлический натяжной элемент, материал, который проводит растягивающие усилия лучше, чем дерево. Металлический натяжной элемент устранил тяжелый деревянный элемент и снизил вес собственного груза, и строители могли легче соединять винты и гайки между железом и деревом, чем между деревянными элементами.