Типы ферм

Типы ферм и ферменных конструкций — типы строительных несущих конструкций, применяемые, как правило, для перекрытия большого расстояния — пролёта, либо в декоративных целях. Ферменные конструкции выполняются обычно стальными или железобетонными, реже — деревянными.

Балка Виренделя

Балка Виренделя представляет собой структуру, в которой элементы не триангулированы, но образуют прямоугольные отверстия и представляют собой рамы с жёсткими соединениями, способные передавать и воспринимать изгибающие моменты. Как таковая, эта балка не соответствует строгому определению фермы (так как она не содержит пары сил); регулярные стропила состоят из элементов, которые обычно предполагают наличие соединений, подразумевая, что не существует никаких поворачивающих их моментов на концах. Этот тип структуры был назван в честь бельгийского инженера Артура Виренделя, разработавшего её в 1896 году. Эта структура использовалась для мостов, но в связи с высокими затратами по сравнению с триангулированной (треугольной) фермой встречается редко.

Полезность этого типа структуры в зданиях в том, что большая часть внешнего контура состоит из прямоугольных элементов и может быть использована для устройства оконных и дверных проёмов.

Ферма Уоррена

Уоррен, использовав элементы конструкции, работающие на сжатие и растяжение, как в ферме Пратта-Хова, но проще; она часто используется в конструкциях, сделанных из обычного стального проката^[1].

Ферма Пратта

Ферма Пратта была запатентована в 1844 году двумя железнодорожными инженерами из Бостона — Калебом Праттом и его сыном Томасом Уиллисом. В конструкции используются вертикальные сжатые элементы и горизонтальные растянутые элементы. Ферма Пратта-Хова одинаково хорошо работает при воздействии нагрузки сверху и снизу^[1].

Ферма Больмана

Ферма Больмана — весьма сложное сооружение с большим числом секций для сооружения мостов; появилась одной из первых и получила в Америке широкое распространение благодаря политическим, нежели техническим талантам создателя^[1]. Больману удалось убедить американское правительство, что его конструкция фермы самая надёжная, из-за чего её внедряли даже принудительно^[1]. Элементы конструкции, работающие на растяжение, были сильно удлинены, что уменьшало эффективность такой фермы; Финк укоротил их.

Ферма Финка

Ферма Финка использовалась в тех же целях, что и ферма Больмана, её элементы были укорочены и на практике оказались более эффективны^[1].

Если в нижней части фермы Финка проложить сплошную балку, она станет фермой Пратта или Хова^[1]. Аналогичную конструкцию используют и в традиционном биплане^[1].

Бельгийская (треугольная) ферма

Бельгийская (треугольная) ферма — современная треугольная ферма со шпренгелями^[de] в верхнем поясе, поддерживающая крышу.

Кингпост

Один из самых простых вариантов фермы реализован в кингпосте (стойка короля), состоит из двух наклонных опор, опирающихся в общую вертикальную опору.

Стойка королевы — ферменная конструкция, похожая на стойку короля тем, что внешние опоры расположены под углом по направлению к центру конструкции. Основное отличие заключается в горизонтальном расширении в центре, который опирается на балку для обеспечения механической стабильности. Этот тип фермы подходит только для относительно небольших пролётов^[2].

Ферма с перекрёстными подкосами

Решётчатая мостовая ферма

Решётчатая мостовая ферма, разработанная американским архитектором Итиль Тауном^[en] в виде решётчатой структуры как альтернатива тяжёлым деревянным мостам. Конструкция, запатентованная в 1820 и 1835 годах, использует обычные доски, расположенные по диагонали с небольшими пространствами между ними.

Ферма под верхний свет

В крупных производственных зданиях и общественных зданиях при проектировании зальных помещений большой ширины для создания естественного светового режима в помещениях применяют так называемый «верхний свет», который создают сплошные светопрозрачные покрытия в виде поперечных полос или зенитные фонари. Верхний свет применяется в зданиях выставок, вокзалов, почтамтов, в спортзалах, музеях, картинных галереях и других. Обычно вокруг освещённых зальных помещений располагают вокруг другие помещения.

Примечания

Литература

• Ф. А. Брокгауз, И. А. Ефрон. Фермы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Джеймс Гордон англ. J. E. Gordon. Глава 10. «Чем хороши балки, или о крышах, фермах и мачтах» // «Конструкции, или почему не ломаются вещи» = «Structures, or why things don't fall down» Penguin Books, Harmondsworth, 1978. — М.: «Мир», 1980.
• С. П. Тимошенко. Глава VII. «Сопротивление материалов и развитие железнодорожного строительства». §42. «Первые этапы развития теории ферм» // «История науки о сопротивлении материалов» / под ред. А. Н. Митинского. — М.: «Государственное издательство технико-теоретической литературы», 1957. — С. 219—231. — 536 с. — 5000 экз.