Ферма представляет собой инженерный проект, которому тысячи лет. Конструкция плоской фермы представляет собой простой треугольник или соединенные треугольники, в то время как пространственная ферма имеет элементы, которые проходят в другом направлении, чтобы установить третье измерение. Фермы используются для обрамления мостов, крыш, полов, черных полов и многих других конструкций. Лучшая конструкция фермы обычно зависит от области применения.
Конструкция плоской фермы используется для мостов и каркасных крыш. Для крыши треугольники соединяют стропила крыши и потолочные балки; нагрузка распределяется между стропилами и балками. В конструкции моста верх и низ балки параллельны и называются поясами. Прочные балки для поддержки нагрузки на мост значительно увеличат вес и стоимость; ферма поддерживает нагрузку в различной степени, в зависимости от того, насколько далеко друг от друга разнесены пояса.
К проверенным конструкциям планарных ферм относятся ферма Пратта с коробками, содержащими по одному диагональному элементу на коробку, и Королевская стойка ферма — с одним вертикальным элементом и двумя угловыми элементами, соединяющимися с вершиной вертикали. Фермы ферзевой стойки имеют два вертикальных элемента и верхний пояс, состоящий из короба, который поддерживается одним угловым элементом на каждой вертикали. Чечевицеобразные фермы, обычно встречающиеся на мостах, имеют верхний пояс фермы, проходящий по пологой арке, тем самым придавая форму линзы каждой конструкции фермы.
Для пространственной фермы наиболее распространенной формой фермы является тетраэдрическая или пирамидальная форма. Более сложные пространственные фермы будут связывать и формировать тетраэдры различными способами для распределения нагрузки, силы кручения, сжатия и растяжения. Конструкции космических ферм можно увидеть в конструкциях, таких как опоры линий высокого напряжения. Кроме того, пространственные стропильные фермы используются для крыш коммерческих зданий.
Анализ конструкций ферм представляет собой сложный процесс, но обычно анализ выполняется в местах соединений или шарниров конструкции, а не по длине элементов. Нагрузка, создаваемая, например, проезжающим автомобилем или поездом, считается моментом, когда напряжения в основном приходятся на соединения, а напряжения, действующие по длине элементов, пренебрежимо малы. Графические диаграммы, такие как диаграмма Кремоны или диаграмма Кульмана, используются для расчета напряжений на самих элементах фермы. Для дальнейшего изучения этих типов нагрузок можно использовать такие формулы, как аналитический метод Риттера.
