Перейти к содержимому
  • Ищем авторовAuthorsCorner.PNG

    Дорогие друзья! Если вы:

    • пишете обзоры на световое оборудование 
    • переводите статьи зарубежных авторов 
    • хотите поделиться интересным 
    • желаете помочь художникам по свету лучше ориентироваться в мире светового оборудования

    Мы будем рады разместить вашу статью и с удовольствием отблагодарим вас за проделанную работу.

    Подробнее можем пообщаться в Лс или Вк 

  1. Силы возникающие в ферме

    Информация взята из справочника по фермам Prolyte

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ СИЛ

    Первый тип – это внешние силы, которые вызваны внешними воздействиями на конструкцию фермы.

    Примеры внешних сил:

    • Временная нагрузка, например осветительная или звуковая аппаратура.

    • Шторы, занавесы.

    • Динамическая нагрузка, возникающая при работе (электрических) цепных лебедок.

    • Воздействия природных факторов, например, силы ветра, нагрузки от снега и льда и т.д.

    ccs-1-0-18183800-1422218600.png

    Второй тип – это внутренние (реактивные) усилия, возникающие в конструкции под воздействием внешних сил. Эти внутренние силы, действующие внутри определенной секции фермы или фермовой конструкции, можно рассчитать.

    При рассмотрении определенной секции фермы или фермовой конструкции все силы должны быть сбалансированы, или в противном случае конструкция становится механизмом. Иными словами сумма всех внешних и внутренних сил в горизонтальной или вертикальной плоскости должна равняться нулю. Если различные компоненты фермы, например, пояса или диагонали не выдерживают эти внутренние силы, ферма разрушится.

    Ниже на конкретных практических примерах будут рассмотрены различные виды внешних сил, воздействующие на ферму, и реактивные силы, возникающие при этом внутри фермы. Также будут приведены рекомендации по увеличению допустимых сил путем замены компонентов фермы.

    ccs-1-0-57251300-1422217656.png

    ОСЕВАЯ СИЛА

    Осевая сила – это сила, направленная в продольном направлении относительно центральной линии фермы.

    Примеры воздействия осевой силы:

    • Башни.

    • Колонны.

    • Стропильные фермы в конструкции крыш MPT или ST.

    Максимально допустимая осевая сила определяется характеристиками поясов фермы. Увеличение допустимой осевой силы возможно путем увеличения диаметра труб поясов или путем увеличения толщины стенок труб поясов.

    ccs-1-0-99869900-1422217812.png

    ИЗГИБАЮЩИЙ МОМЕНТ

    Изгибающий момент – это сумма всех моментов сил и реакционных нагрузок, проходящих через центральную ось фермы, рассматриваемая в любой точке. Простыми словами «сила, которая необходима для изгибания фермы».

    Примеры воздействия изгибающего момента:

    • Собственный вес, вызванный силой тяжести.

    • Временная нагрузка, например осветительная или звуковая аппаратура.

    • Шторы, занавесы.

    • Динамическая нагрузка, возникающая при работе (электрических) цепных лебедок.

    Воздействия природных факторов, например, силы ветра, нагрузки от снега и льда и т.д.Изгибающий момент действует как сила сжатия в верхнем поясе и как сила растяжения в нижнем поясе. Решетка фермы используется для обеспечения расстояния между верхним и нижним поясом.

    Максимально допустимый изгибающий момент можноувеличить путем выбора фермы с большим расстоянием между верхним и нижним поясом (т.е. фермы большего размера). Благодаря этому расстояние между силами будет большим.

    Второй способ увеличить допустимый изгибающий момент заключается в повышении допустимой осевой силы в поясе фермы путем увеличения диаметра толщины стенок труб пояса. Пояса фермы также могут подвергаться воздействию изгибающего момента при нарушении расположения узловых точек или при размещении больших нагрузок между узловыми точками.

    ccs-1-0-99453100-1422218973.png

    ccs-1-0-89817100-1422220119.png

    ccs-1-0-82330700-1422220130.png

    ccs-1-0-77909200-1422220140.png

    ccs-1-0-09946600-1422220160.png

    ПОПЕРЕЧНАЯ СИЛА / СИЛА СДВИГА

    Поперечная сила – это сила, направленная перпендикулярно центральной линии фермы.

    Пример ситуаций, когда важно учитывать поперечные силы:

    • Большая нагрузка на коротком пролете.

    • Большая нагрузка, расположенная рядом с точкой подвеса.

    • Фермовые конструкции, устанавливаемые под полом сцены.

    Поперечная сила работает как осевая сила в решетке и как сила сдвига в поясах фермы. Осевая сила в решетке может работать на сжатие или растяжение. Сила сдвига, возникающая в поясе фермы, пытается «срезать» пояс. Увеличение допустимой поперечной силы возможно путем увеличения диаметра труб решетки или путем увеличения толщины стенок труб поясов.

    ccs-1-0-97887100-1422220546.png

    СИЛА КРУЧЕНИЯ

    Эта сила направлена перпендикулярно центральной линии фермы, но не находится в плоскости центральной линии. Под воздействием этой силы происходит кручение балки. Примеры ситуаций, когда возникает сила кручения:

    • Оборудование, установленное на мачте стрелы.

    ПРОГИБ ФЕРМЫ

    Прогиб фермы показывает силы изгиба в действии. Под прогибом имеется в виду «деформация под нагрузкой». Прогиб, который находится в допустимых пределах, является нормальной реакцией и никоим образом отрицательно не сказывается на стабильности и безопасности фермовой конструкции. Если производитель ферм не предоставляет данных о пределах допустимого прогиба, при установке таких ферм может возникать ощущение их небезопасности.

    ccs-1-0-83162000-1422254899.png

    • Оборудование, установленное с одной стороны (пояса) фермы.

    • Временная нагрузка на центральном пролете, установленном на наземную опору.

    Некачественные соединения также могут быть причиной прогиба фермы. Не до конца закрученные болты, изношенные соединительные элементы или деформированные торцевые пластины могут быть причиной дополнительного прогиба пролета фермы.

    Высота фермы в значительной степени определяет ее жесткость. Чем выше общая высота секи фермы (в направлении нагрузки), тем выше жесткость и меньше прогиб при одной и той же нагрузке. Значения прогиба ферм, указанные разными производителями, отличаются. Это происходит по следующим двум причинам:

    1. Не все производители учитывают, что ферма имеет

    прогиб на 15% больший, чем балка, изготовленная

    из сплошного материала.

    2. Собственный вес фермы не принимается в расчет.

    Также существуют случаи, когда прогиб должен оставаться в определенных пределах. Например, когда занавес подвешен к пролету фермы, в результате прогиба занавес касается пола посередине пролета, и при этом слишком короток по наружным краям. Или когда используются направляющие для занавеса или камеры, требуются абсолютно ровная ферма. Прогиб фермы – это не просто «визуальный недостаток», он также имеет техническое значение в практическом применении. Производители, которые в технических характеристиках фермы не указывают

    прогиб или которые не считают несущую способность ограничивающим фактором, тем самым демонстрируют недостаточное понимание практических требований своих заказчиков и пользователей.

    РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА

    Довольно часто существует неправильное понимание термина «расчетная нагрузка». Этот термин используется в стандартах, в которых расчеты основаны на коэффициентах нагрузки и устойчивости (LRFD). Также для расчета нагрузки и характеристик материалов используется коэффициент запаса прочности. К стандартам, использующим метод расчета коэффициентов нагрузки и устойчивости, относятся европейские нормы EuroCodes, например DIN 18800, BS 8118 и т.д.

    ccs-1-0-98952500-1422255685_thumb.png

    Для примера возьмем заграждение, которое имеет расчетную нагрузку 450 кг/м. Это означает, что безопасная рабочая нагрузка (SWL) рассчитывается следующим образом 450/1,5 = 300 кг/м. Кроме стандартов, использующих методы расчета коэффициентов нагрузки и устойчивости (LRFD), существуют стандарты, основанные на расчете допустимых напряжений (ASD). Принцип, которые положен в основу этих стандартов, заключается в том, что к максимально допустимому напряжению применяется коэффициент запаса прочности. Для

    алюминия в соответствии со стандартом DIN 4113 этот коэффициент составляет 1,7 по пределу текучести. Примером стандарта, основанном на расчете допустимых напряжений (ASD), является DIN 4113. Во многих странах разрешается использовать оба принципа. Однако при расчете стальных конструкций, совмещенных с алюминиевыми конструкциями, возникают значительные сложности.

  2. Почему треугольная форма является основой структуры фермы? Треугольник – это единственная геометрическая форма, которая не изменяется при воздействии на нее нагрузок в местах соединительных точек или стыков, даже если в этих стыках установлены шарнирные соединения. Только если одна сторона деформируется (удлиняется, сжимается и проворачивается), треугольник теряет свою форму. Поведение треугольной конструкции под нагрузкой легко рассчитать и предсказать, если нагрузки воздействуют только на узловые точки.

    В конструкции ферм могут возникать следующие нарушения: продольный изгиб, разрыв или разлом и нарушение стабильной формы. Инженеры-конструкторы должны выполнять проектирование конструкции с учетом очень малых допусков для гарантии ее безопасности при использовании. Для выполнения расчетов конструкции необходимо задать определенные исходные условия.

    На каждую сторону треугольника должны воздействовать только силы сжатия или растяжения. Поскольку другие воздействия, например, изгибающая нагрузка, не учитываются, нагрузка должна быть направлена на узловые точки. Необходимо отметить, что ферма с односторонними или двухсторонними боковыми стойками (расположенными под прямым углом к поясу фермы) не может использоваться для тех же типов нагрузки, что и фермы с диагональной конструкцией решетки по всем сторонам. Это означает, что силы должны распределяться по поверхности с диагональной конструкцией решетки и воздействовать под углом 90° к поверхности с опорными стойками.

    Перевод от - Install Profi

    Автор - prolyte

  3. Большинство секций ферм имеют длину 2–3 метра. Однако при сооружении конструкций требуются фермы большей длины. Экономия затрат при приобретении секций ферм длиной 5 м быстро теряется, поскольку фермы такой длины требуют дополнительных затрат при эксплуатации и транспортировке. Поэтому для работы с фермами требуется эффективная и простая система соединений. Несмотря на то, что существует большое количество таких систем, на сегодняшний день используются только несколько из них. Системы соединений, занимающие значительную долю на рынке, можно разделить на четыре категории:

    1. Соединение с помощью пластин:

    Торцевые пластины соединяются с помощью болтов, которые подвергаются напряжению на большом расстоянии от осей поясов фермы. В результате на стыке возникает изгибающий момент, который, как правило, значительно снижает допустимую нагрузку на ферму.

    Недостатки:

    • Неточное выравнивание осей поясов секций ферм относительно друг друга.

    • Большое количество деталей.

    • Сложность сборки.

    • Высокая вероятность перепутать вертикальную и горизонтальную плоскость при использовании квадратных ферм.

    • Необходимость использования инструментов для сборки болтовых соединений.

    • Относительно низкая допустимая нагрузка.

    • Опасность, возникающая при использовании болтов с низким классом прочности.

    • Необходимость использования специальных шарнирных соединений для установки башен.

    Преимущества:

    • Универсальная система соединений.

    • Установочная длина равна длине фермы.

    • Прочные точки соединения.

    • Простые в использовании соединительные детали.

    2. Трубное соединение:

    В этом типе соединения применяются отрезки труб с меньшим наружным диаметром, чем внутренний диаметр труб на торцах поясов фермы, в которые они вставляются. Затем вставленные трубы крепятся с помощью болтов к трубе пояса. Болты подвергаются воздействию силы сдвига, но без проблем поглощают ее в отличие от материала труб поясов. Отверстия, просверленные в поясах и соединительных трубах, подвергаются очень большой силе при нагрузке. Этот тип соединения в основном используется для ферм с низкими требованиями к допустимой нагрузке.

    Недостатки:

    • Относительно сложная сборка.

    • Большое количество деталей.

    • Зазор в соединении между трубой пояса и соединительной трубой.

    • Необходимость использования инструментов.

    • Быстрая перегрузка соединения при воздействии нагрузки.

    • Торцы труб легко повреждаются при частом использовании (означает, что дальнейшее использование фермы становится невозможным).

    Преимущества:

    • Универсальная система соединений.

    • Установочная длина равна длине фермы.

    3. Вилочное соединение:

    Половины вилочного соединения соединяются между собой с помощью цилиндрического болта. Нагрузка передается по осям поясов фермы. Соединительные болты подвергаются усилию сдвига.

    Недостатки:

    • Требуется более длительное планирование, поскольку направление монтажа фиксировано.

    • Требуется большое количество различных узловых элементов.

    • Установочная длина меньше длины фермы.

    • Соединительные элементы легко подвержены повреждениям (означает, что дальнейшее использование фермы становится невозможным).

    • Износ соединительных элементов приводит к образованию зазора между двумя секциями ферм (ремонт отверстий в соединительных элементах невозможен).

    Преимущества:

    • Небольшое количество деталей.

    • Очень быстрая и простая сборка.

    • Для установки башен не требуются шарнирные соединения.

    4. Коническое соединение

    Соединение с помощью двухстороннего конического соединительного элемента, фиксируемого коническим пальцем на торцах труб поясов фермы. Конические штифты подвергаются двойной силе сдвига. В результате получается полностью неподвижное соединение, а нагрузка передается по осям поясов фермы

    Недостатки:

    • Для установки башен требуются специальные шарнирные соединения.

    Преимущества:

    • Универсальность.

    • Точная установка соосности элементов.

    • Очень быстрая и простая сборка.

    • Полностью неподвижное соединение.

    • Установочная длина равна длине фермы.

    • Износ отверстий компенсируется конической формой пальца.

    • Прочные соединительные элементы простые в замене.

    Перевод от - Install Profi

    Автор - prolyte

  4. Термин «ФЕРМА»

    Когда решетчатые фермы впервые стали использоваться в 1970-х годах для сооружения конструкций при проведении различных мероприятий, следующего описания фермы не существовало: «модульный структурный элемент, изготовленный из алюминиевых труб, приваренных друг к другу, который используется для сооружения временных опорных конструкций для подвеса осветительной и звуковой аппаратуры при проведении мероприятий». В то время в качестве ферм использовались любые средства, начиная от круглых стальных труб до антенных мачт или угловых профилей, соединенных заклепками.Термин «ферма» или «решетчатая балка» использовался для описания деревянной рамы, которая использовалась для строительства домов, крыш или средневековых соборов. Разработка ферм, в том виде, в котором они знакомы нам сегодня, началась в конце 1970-х годов, когда индустрия развлечений была в поиске простой и эффективной технологии производства легких, но при этом безопасных опорных конструкций.

    При разработке конструкций ферм дизайнеры использовали знания о пространственных конструкциях, полученные при сооружении мостов. Кроме допустимой нагрузки при разработке ферм учитывались и другие важные характеристики.

    Ферма – это пространственная решетчатая балка:

    • изготовленная из приваренных друг к другу круглых труб;

    • состоящая из модульных, соединенных между собой частей;

    • изготавливаемая в нескольких вариантах стандартной длины;

    • используемая для подвеса оборудования, используемого в индустрии развлечений;

    • устанавливаемая или подвешиваемая практически в любой требуемой точке.

    Фермы изготавливаются из алюминия по следующим причинам:

    • Вес алюминия примерно на 65% меньше веса стали.

    • Алюминий обладает коррозионной стойкостью, поэтому требует меньшего технического обслуживания и антикоррозионной защиты.

    • Алюминий имеет относительно высокую прочность на растяжение.

    • Алюминий имеет привлекательный внешний вид благодаря присущему ему глянцу.

    • Алюминий на 100% пригоден для вторичной переработки.

    Ферма состоит из следующих основных элементов:

    • Пояса или главные трубы (типичный наружный диаметр 48–51 мм).

    • Распорки или стойки и диагонали (решетчатая конструкция).

    • Соединительные детали (предназначены для соединения отдельных конструктивных модулей).

    Все фермы должны иметь следующие свойства:

    • Жесткость и устойчивость, необходимая для конкретной сферы применения.

    • Простая, надежная и быстрая системы соединений.

    • Легкость в эксплуатации благодаря легким и компактным элементам.

    • Эффективность применения, транспортировки и хранения.

    • Универсальность.

    • Наличие основной информации для пользователей о допустимой нагрузке и параметрах изгиба в виде таблиц и диаграмм.

    • Прочные и надежные соединительные детали.

    Фермы имеют различные геометрические профили: с двумя поясами (лестничного типа), с тремя поясами (треугольные), с четырьмя поясами (квадратные и треугольные). Также существуют различные типы складных ферм. Эти фермы имеют существенные отличия, определяющие следующие характеристики:

    • Безопасность: структурная жесткость и устойчивость.

    • Рентабельность: эффективность применения, транспортировки и хранения.

    • Универсальность: широкий спектр применения для различных конструкций при помощи ферм специального типа.

    Несмотря на то, что фермы были изобретены не так давно, они стали неотъемлемой частью современной ивент-индустрии. Фермы выпускаются стандартной длины и могут соединяться, образуя конструкции требуемой длины.

    Цельные фермы большой длины, как правило, не выпускаются, поскольку такие фермы представляют сложность в эксплуатации, транспортировке и ряде других случаев.

    Перевод от - Install Profi

    Автор - prolyte



×
Индекс цитирования