Фермы проектируют для всех нагрузок и пролетов — от легчайшей до тяжелейших мостовых ферм. В многоэтажном строительстве они находят применение как изгибаемые элементы, работающие на вертикальные и горизонтальные нагрузки, в качестве ветровых балок и вертикальных несущих систем, обеспечивающих жесткость здания. Фермы используются как легкие балки перекрытий, как прогоны и как тяжелые, часто на всю высоту этажа, опорные конструкции под или над зданиями, например консольная балка в зданиях с подвесными перекрытиями.
Решетчатые балки как несущие конструкции перекрытий имеют то преимущество, что инженерные коммуникации могут быть свободно проложены между элементами решетки.
Ферма состоит из верхнего и нижнего поясов и элементов решетки (раскосы и стойки или только раскосы). Сжатые стержни из-за необходимости обеспечения их устойчивости имеют большие поперечные сечения, чем растянутые стержни при одинаковых в них усилиях. Поэтому целесообразно выбирать такую систему решетки, при которой более длинные элементы были растянуты. Закрепление элементов решетки в узлах считается обычно шарнирным. В связи с этим в стержнях решетки возникают только продольные усилия (растяжения или сжатия). В большинстве случаев нагрузка прикладывается в узлах. Если нагрузку приложить между узлами, то в нагруженном элементе пояса дополнительно к осевым усилиям возникает местный изгиб; в этом случае пояс должен иметь поперечное сечение, способное воспринять и изгибающий момент.
Работа раскосов в фермах с параллельными поясами
1. Раскосная решетка с нисходящими раскосами. Раскосы растянуты, короткие стойки сжаты.
2. Треугольная система решетки с дополнительными стойками. Раскосы растянуты и сжаты поочередно. Стойки служат для уменьшения длины верхнего пояса.
3. Чисто треугольная система решетки, без стоек. Угол наклона раскосов приблизительно 60°. Эта форма решетки имеет то преимущество, что при зрительном восприятии нескольких ферм получается более спокойная картина, чем в решетках со стойками.
4. Шпренгельное заполнение решетки для фермы 2 применяется при частом приложении нагрузки к верхнему поясу.
Обозначение усилий, возникающих в стержнях: при работе всей фермы сжатие (—), растяжение (+); от действия местной нагрузки сжатие (—), растяжение (+).
Очертания ферм:
5 и 6. Трапециевидные фермы.
7 и 8. Ферма с параболическим очертанием нижнего пояса и ферма рыбообразного очертания.
9 и 10. Треугольные стропильные фермы.
Лёгкие фермы — решетчатые балки
1. R-балка. Пояса из таврового профиля или разрезанного двутаврового РЕ-профиля, элементы решетки из отдельных или волнообразно согнутых стержней круглой стали. Экономична в изготовлении. Пригодна только при небольших нагрузках, например для перекрытий или кровли, имеющих незначительное загружение.
2. Фермы из легких профилей изготовляются из тонкостенных профилей и поэтому нуждаются в особо хорошей защите от коррозии, возможно способом горячего цинкования.
Примером может служить изготовленная полностью автоматически Х-балка. Она пригодна для кровельных прогонов, особенно при использовании профилированного настила. Балка оцинкована.