Видове ферми в техническата механика

Архитектите и инженерите-конструктори считат триъгълника за една от най-стабилните геометрични форми в строителството. Фермата е носеща конструкция, изградена от свързани помежду си триъгълни елементи. Инженерите комбинират ферми по различни дизайнерски схеми, за да изграждат по-големи съоръжения – формата на триъгълника придава якост на цялата конструкция, като същевременно намалява теглото и разходите за материали. Работата на фермата се основава на разпределението на натоварванията между елементите, работещи на опън и натиск, което я прави изключително ефикасна носеща система.

Плоска ферма

Двумерната плоска ферма е разположена в една единствена равнина и се използва предимно за изграждане на покриви, подови конструкции и мостове. Височината между горния и долния пояс от успоредни елементи прави тази система особено ефективна – солидна греда или лост със същата височина значително би увеличила теглото и стойността на конструкцията. Един от най-разпространените видове плоски ферми е т.нар. наклонена (щипкова) ферма, която има общ триъгълен силует и се прилага широко при покривните конструкции. Паралелната поясна ферма, известна още като плоска ферма, осигурява здравина при изграждането на междуетажни подови конструкции.

Пространствена ферма

Тримерната пространствена ферма се състои от геометрично неизменяеми тетраедрични модули, всеки от които е образуван от шест елемента, свързани във четири възела. Свързани помежду си, тези тетраедрични единици формират скелета на различни съоръжения – опори на електропроводни линии, наблюдателни кули, куполи и големи безпролетни покриви на спортни зали и промишлени сгради.

Ферма на Прат

Една от най-популярните плоски ферми в практиката е фермата на Прат, патентована от двама железопътни инженери през 1844 г. Тази практична конструкция се справя отлично с вертикални статични постоянни натоварвания, поради което инженерите широко я прилагат при строителството на мостове. Фермата на Прат преминава успешно през всички промени в строителните материали – от дърво през чугун до стомана. Показателен факт е, че през 1903 г. братя Райт използват именно такива ферми при изграждането на първия си самолет Wright Flyer, изработен от смърч и ясен. Лекотата, якостта и гъвкавостта на тази конструкция допринасят за по-ниско аеродинамично съпротивление на летателния апарат.

Лъкова ферма

По време на Втората световна война инженерите разработват лъковата ферма специално за подпора на криволинейните покриви на самолетни хангари и други военни съоръжения. За съжаление, този тип покривна конструкция придобива опасна репутация поради нестабилността си и свързания риск от срутване – при пожари са имало случаи, в които пожарникари загиват под рухнали покриви. Лъковите ферми са били популярни при изграждането на мостове през 70-те години на XIX век, но постепенно са изоставени поради конструктивни проблеми. Днес оцеляват само единични екземпляри, което ги прави най-рядко срещаният тип фермени мостове.