Определение усилий в стержнях фермы с применением компьютерной техники

Использование компьютерной техники и программных средств значительно снижает трудозатраты, повышает точность вычислений и сокращает время по определению усилий в стержнях ферм. При этом сложность стержневой системы не играет определенной роли. В связи с этим применение компьютерной техники в расчетном процессе строительных конструкций становится не столько модным, сколько необходимым и выгодным, хотя и требует наличия у расчетчиков определенных навыков и программных средств в компьютере.

В частности, для статического расчета стропильных ферм могут быть использованы имеющиеся и хорошо зарекомендовавшие себя следующие программы: «SCAD», «ANSYS», «LIRA» и др.

Контрольные приемы при определении усилий в стержнях фермы

Независимо от выбранного метода определения усилий в стержнях фермы — аналитического, графического или компьютерного — проектировщик обязан сделать анализ полученных результатов и, используя некоторые простейшие закономерности статического расчета, удостовериться в их правильности. Рассмотрим такие закономерности, которые нужны не только для контроля полученных результатов. Они позволяют также быстро и просто узнать, какие из стержней работают только на местную нагрузку или совсем не работают и в каких смежных стержнях усилия равны между собой. Каждый расчетчик должен знать такие закономерности и пользоваться ими при проведении расчетов и анализе полученных результатов.

1. Если узел фермы имеет два стержня и внешняя сила к этому узлу не приложена, то усилия в обоих стержнях равны нулю. Так, например, в узле 1 (рис. 2.7) усилия V_i = О, = 0.

Рис. 2.7. К определению усилий в стержнях фермы

• 2. Если узел фермы имеет два стержня и к этому узлу приложена внешняя сила, направленная по одному из стержней, то усилие в этом стержне равно внешней силе и направлено в противоположную сторону, в то время как во втором стержне оно равно нулю. Например, узел 2 (см. рис. 2.7), в котором усилие V₇ = Р, а усилие 0₆ = 0.
• 3. Если узел фермы имеет три стержня, из которых два лежат на одной прямой, а третий направлен к этой прямой под углом, и к узлу внешняя сила не приложена, то усилия в первых двух стержнях будут равны между собой, а в третьем стержне усилие будет равно нулю. Например, узел 3 (см. рис. 2.7), в котором усилие 0₄ = 0₅, а усилие V₅ = 0.
• 4. Если узел фермы имеет три стержня, из которых два лежат на одной прямой, а третий направлен к этой прямой под углом, и к узлу приложена внешняя сила, действующая по направлению третьего стержня, то усилие в этом стержне равно внешней силе и направлено в противоположную сторону, а усилия в стержнях, лежащих на одной прямой, равны между собой. Например, в узле 4 (см. рис. 2.7) усилие V₃ = Р, V₍- = Р, а усилие 0₂ = 0₃.
• 5. Если узел фермы имеет три стержня, из которых два расположены под одним и тем же углом к третьему стержню, и к узлу приложена внешняя сила, действующая по направлению третьего стержня, или совсем не приложена, то усилия в первых двух стержнях равны между собой.
• 6. Если узел фермы имеет три стержня, из которых два лежат на одной прямой, а третий направлен к этой прямой под углом 90°, и к узлу не приложена внешняя сила, то усилие в этом стержне равно нулю. А если приложена внешняя сила и направлена по направлению третьего стержня, то усилие в третьем стержне равно этой силе и направлено в противоположную сторону. Например, узел 5 или узел 6 (см. рис. 2.7).

Таким образом, для фермы, изображенной на рис. 2.7, можно, не производя никаких расчетов по определению усилий в стержнях и используя закономерности статистического расчета, сразу определить усилия в следующих стержнях: