Пояса стропильных ферм могут подвергаться изгибу от местной нагрузки, расположенной на панелях поясов, от внецентренного крепления элементов в узлах, а также от прогиба конструкции при наличии неразрезных поясов.
Наиболее распространены статически определимые фермы, прочность которых определяется прочностью наиболее слабого стержня. Разрушение такого стержня может вызвать общее разрушение конструкции, вследствие чего при изготовлении ферм повышаются требования к отбору материала и к качеству производства работ для каждого стержня в соответствии с его назначением (см. § 13).
Особенно высокие требования должны предъявляться к изготовлению деревянных растянутых элементов и соединений. Для уменьшения трудностей, связанных с отбором высококачественного леса на растянутые деревянные элементы, последние заменяют металлическими или стеклопластиковыми, оставляя деревянными лишь сжатые и сжато-изгибаемые элементы. Металлические пояса выполняют из круглой стали или из уголков. Металлодеревянные фермы в настоящее время получили широкое распространение. При почти равной стоимости они проще, менее трудоемки в изготовлении и надежнее в работе, чем деревянные. В этом отношении перспективны также деревопластмассовые фермы, но они только разрабатываются.
Проверяют несущую способность ферм, нагружая их пробной нагрузкой вплоть до разрушения. При небольшом числе ферм можно ограничиться приложением только нормативной нагрузки и измерением соответствующего ей прогиба фермы в середине пролета; при этом прогиб не должен превышать 1/500 l.
Статическая работа ферм в значительной мере зависит от их очертания, влияющего на распределение и величину усилий в элементах конструкций. В табл. 15 представлены различные виды ферм. Фермы по очертанию разделяют на сегментные (схемы 1...3), треугольные (схемы 7, 12), прямоугольные или с параллельными поясами, многоугольные (схемы 9, 10, 11, 13, 14), рыбообразные (схемы 17, 18), трапециевидные (схемы 6, 8).
Наиболее выгодно в отношении статической работы такое очертание верхнего пояса, которое совпадает с кривой давления от максимальной нагрузки или близко к ней. При преобладающей равномерной нагрузке таким очертанием является сегментное или вписанное в сегмент многоугольное.
В сегментных и во вписанных в сегмент многоугольных фермах усилия в панелях поясов при полном загружении мало отличаются одно от другого, а усилия в элементах решетки имеют незначительную величину. Максимальные усилия в решетке от односторонней временной нагрузки также невелики, что позволяет упрощать конструкции узлов ферм.
Самыми невыгодными по распределению усилий в элементах являются фермы, очертания которых значительно отличаются от кривой давления. Из стропильных ферм к ним относятся треугольные и прямоугольные фермы.
В треугольных фермах усилия в поясах резко уменьшаются от опоры к середине пролета, а усилия в решетке возрастают. Нисходящие раскосы таких ферм сжаты, а восходящие — растянуты.
В прямоугольных фермах усилия в поясах резко возрастают от опоры к середине пролета, а в решетке уменьшаются. Восходящие раскосы таких конструкций при равномерной нагрузке всегда сжаты, а нисходящие — растянуты.
Трапециевидные фермы по распределению в них усилий занимают промежуточное положение между треугольными и прямоугольными. Обычно пятиугольные фермы имеют малый угол наклона верхнего пояса к горизонту, что типично для покрытий с рулонными кровлями. При этом наиболее нагруженная панель находится возле середины пролета. Восходящие раскосы пятиугольных ферм сжаты, а нисходящие — растянуты; в средних панелях при односторонней нагрузке могут меняться знаки усилий в раскосах. Стойки сжаты, так как воспринимают местную нагрузку верхнего пояса, а подвески растянуты (они при подвесном потолке передают от него нагрузку в узлы верхнего пояса).
В трехшарнирных арочных системах (схема 16) каждая полуарка воспринимает находящуюся на ней местную нагрузку g и продольное сжимающее арочное усилие, приложенное к опорным узлам полуарки. В связи с этим нижний пояс полуарки может быть сжатым или растянутым в зависимости от его очертания и от положения временной нагрузки на покрытии. Верхний пояс в сегментных полуарках всегда сжат, а появление сжатия в нижнем поясе заставляет устанавливать для его устойчивости из плоскости системы связи жесткости.
Рамные конструкции зданий с ригелем шарнирно соединенным со стойками, являются статически неопределимыми системами. Неизменяемость системы вызвана защемлением стоек рам в фундаментах. Обе ветви решетчатых стоек могут быть сжатыми и в этом случае должны быть раскреплены связями жесткости.
Трехшарнирные рамы (схема 19) имеют большие усилия в элементах по сравнению с трехшарнирными арками. Сжатые участки внутренних поясов рам требуют пространственного раскрепления связями жесткости. Раскрепляются в первую очередь карнизные узлы, в которых сходятся наиболее сжатые элементы.