Тема 3.6. Статически определимые плоские фермы

Следует уяснить экономическую целесообразность перехода от перекрытия пролетов сплошными балками к перекрытию их фермами.

При анализе геометрической неизменяемости и статической определимости ферм рекомендуется пользоваться формулой С_ф = 2n – 3, позволяющей определить минимально необходимое для геометрической неизменяемости количество стержней фермы и выражающей условие статической определимости. В формуле: С_ф – число стержней фермы; n – число ее узлов.

При аналитическом определении усилий в стержнях фермы надо стремиться к тому, чтобы усилие в каждом стержне определялось независимо от усилий в других стержнях. Поскольку этот вопрос решается применением метода сечений, то задача сводится:

а) к выбору способа рассечения фермы на две (или более) части;

б) к составлению уравнения статического равновесия для той части фермы, которая остается после отбрасывания другой её части.

Необходимо усвоить три основных способа определения усилий: вырезания узлов, моментных точек, проекций. При этом надо уяснить, что при расчетах ферм приходится пользоваться этими тремя способами и, следовательно, нельзя считать какой-либо из них лучше, все они дополняют друг друга.

Следует научиться определять усилия в частных случаях равновесия вырезаемых узлов без составления и решения уравнений равновесия системы.

При определении величин и знаков усилий графическим способом путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны необходимо обратить внимание на соблюдение определенного порядка обхода контура фермы и вырезаемых узлов (по или против хода часовой стрелки). Надо усвоить, что правильное построение диаграммы возможно только при тщательном соблюдении линейного и силового масштабов, а линии действия стержней на диаграмме должны быть строго параллельны соответствующим стержням расчетной схемы фермы.

Очень важно уметь правильно определять расчетные узловые нагрузки и расчетные усилия в стержнях стропильных ферм от действия постоянных и временных нагрузок при наиболее невыгодных их сочетаниях.

Вопросы для самоконтроля

1. Из каких элементов состоят фермы?

2. Каковы преимущества фермы по сравнению с балкой?

3. Приведите пример геометрически неизменяемой статически определимой фермы. Образуйте из нее геометрически изменяемую систему, оставив то же количество стержней.

4. Какого рода деформации испытывают стержни шарнирной фермы при узловой и внеузловой передаче нагрузки?

5. В чем сущность определения сил в стержнях ферм способами вырезания узлов, моментных точек и проекций?

6. Каковы принципы и порядок построения диаграммы Максвелла-Кремоны?

7. Как с помощью диаграммы Максвелла-Кремоны определить значение и знак силы в стержне?

8. Как определяют узловые нагрузки от снега и ветра? Как определяют расчетные силы в стержнях ферм от действия постоянных и временных нагрузок?

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о классификации ферм; об образовании простейших ферм;

знать условия геометрической неизменяемости и статической определимости; методику расчета фермы графическим способом;

уметь определять усилия в стержнях фермы графическим методом путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны.