23. Стержневые системы (фермы)
Вводные замечания.
В различного рода конструкциях (подмо-торных рамах двигателей, пространственных конструкциях крепления корпусов, отсеков и т. п.), в подъемно-транспортных сооружениях (кранах, подъемниках), в строительных конструкциях (мостах, перекрытиях, каркасах, и т. д.) часто используются стержневые системы (фермы), в которых стержни работают на растяжение или сжатие.
Рис. 6.15. Системы стержней
На рис. 6.15 представлены некоторые типы стержневых систем. Наклонные стержни фермы часто называют раскосами, подкосами, тягами; вертикальные стерясни — стойками; горизонтальные стержни — поперечинами (траверсами).
Фермы бывают плоскими и пространственными. В дальнейшем ограничимся рассмотрением плоских ферм.
Для того чтобы стержни передавали усилия, направленные вдоль оси, соединения стержней должны быть шарнирными, т. е. допускать относительный поворот. На рис. 6.16 приведена конструктивная схема шарнирного соединения. Предполагается, что трение в шарнире пренебрежимо мало.
Рис. 6.16. Конструктивная схема шарнирного соединения стержней
Если стержень имеет два шарнирных конца и поперечная нагрузка на стержень отсутствует, то из условия его равновесия немедленно следует, что усилие на стержень действует вдоль его оси.
Рис. 6.17. Схемы опорных узлов фермы и их условное обозначение: а — опорный узел; не допускающий смещений; б, в — опорный узел, допускающий смещение в одном (горизонтальном) направлении
Внешние силы, действующие на фермы, приложены в узлах. Узлами называются точки соединения стержней. Собственный вес стержней обычно значительно меньше внешних нагрузок и при расчете не учитывается.
Фермы в большинстве случаев имеют несколько узлов, опирающихся на другие элементы конструкции или на фундамент.
Опорные узлы предполагаются шарнирными, причем закрепление опорных узлов должно допускать свободное температурное расширение стержней фермы. Схемы опорных узлов и их условные обозначения приведены на рис. 6.17.
Замечание. Узлы фермы часто выполняют с помощью сварки (рис. 6.18). Определение усилий в стержнях в предположении шарнирного соединения узлов является в таком случае приближенным. Для длинных стержней погрешность приближения невелика.
