Les fermes sont une option extrêmement solide, bien acceptée et rentable pour la construction de diverses structures. Pour maximiser l’efficacité de la structure (qui est souvent mesurée dans le matériau utilisé ou la main-d’œuvre), un type de treillis approprié doit être sélectionné pour la conception. Aujourd’hui, nous allons explorer quels types de fermes sont disponibles et comment ils peuvent bénéficier à votre conception.
- Botte de Pratt
- Botte de Warren
- Botte de K
- Botte de Howe
- Botte de Fink
- Botte de Gambrel
Botte de Pratt
Une botte de Pratt a été utilisée au cours des deux derniers siècles comme méthode efficace de botte. Les éléments verticaux sont en compression, tandis que les éléments diagonaux sont en tension. Cela simplifie et produit une conception plus efficace car l’acier dans les éléments diagonaux (en tension) peut être réduit. Cela a quelques effets– cela réduit le coût de la structure grâce à des éléments plus efficaces, réduit le poids propre et facilite la constructibilité de la structure. Ce type de treillis est le plus approprié pour les travées horizontales, où la force est principalement dans la direction verticale.
Voici un exemple de treillis Pratt, construit et analysé à l’aide de notre calculateur de treillis SkyCiv. Les éléments compressifs sont représentés en vert et la tension en rouge.
Avantages
- Conscient du comportement de l’élément – les éléments diagonaux sont en tension, les éléments verticaux en compression
- Ce qui précède peut être utilisé pour concevoir une structure rentable
- Conception simple
- Conception bien acceptée et utilisée
Inconvénients
- Pas aussi avantageux si la charge n’est pas verticale
Mieux utilisé pour:
- Où une conception rentable est requise
- Où un mélange de charges est appliqué
- Où une structure simple est requise
Treillis de Warren
Le treillis de Warren est un autre système de structure de treillis très populaire et est facilement identifié par sa construction à partir de triangles équilatéraux. L’un des principaux avantages d’une ferme Warren est sa capacité à répartir la charge uniformément sur un certain nombre d’éléments différents; c’est cependant généralement le cas lorsque la structure subit une charge étalée (une charge répartie). Son principal avantage est également la cause de son inconvénient: la structure en treillis subira une force concentrée sous une charge ponctuelle. Dans ces scénarios de charge concentrée, la structure n’est pas aussi bonne pour répartir la charge uniformément sur ses membres. Par conséquent, le type de treillis Warren est plus avantageux pour les charges étalées, mais ne convient pas lorsque la charge est concentrée en un seul point ou nœud.
Un exemple de treillis Warren et ses forces axiales sous une charge répartie est illustré ci-dessous. La structure a été construite et analysée à l’aide du calculateur de fermes SkyCiv. Les éléments compressifs sont représentés en vert et la tension en rouge.
Avantages
- Répartit la charge de manière assez uniforme entre les membres
- Conception assez simple
Inconvénients
- Performances moins bonnes sous des charges concentrées
- Constructibilité accrue due à des éléments supplémentaires
Mieux utilisé pour:
- Structures à longue portée
- Où une charge uniformément répartie doit être supportée
- Où une structure simple est requise
Botte en K
La botte en K est une version légèrement plus compliquée de la botte Pratt. Sa principale différence est que les éléments verticaux se sont raccourcis, améliorant ainsi sa résistance au flambage. Il présente cependant des avantages et des inconvénients similaires à ceux de la ferme Pratt et, bien qu’il ne soit pas largement utilisé, il s’agit d’une conception solide. L’un de ses principaux inconvénients est que les membres ne se comportent pas toujours comme prévu. Un élément peut être en compression sous un scénario de charge et en tension sous un autre. Cela peut signifier que la structure peut ne pas être en mesure d’être conçue de manière optimale – puisque
Un exemple de configuration de treillis en K et sa réaction sous une charge appliquée est illustré ci-dessous. En savoir plus sur notre calculatrice de fermes SkyCiv. Les éléments compressifs sont représentés en vert et la tension en rouge.
Avantages
- Compression réduite dans les éléments verticaux
- Réduction possible de l’acier et du coût si elle est conçue efficacement
Inconvénients
- Légèrement plus complexe
- constructibilité accrue due à des éléments supplémentaires
Treillis Howe
Les treillis Howe sont essentiellement à l’opposé des treillis Pratt en termes de géométrie. En fait, regarder une ferme Pratt à l’envers visualisera une sorte de ferme Howe. La structure entière est toujours relativement la même, mais les entretoises diagonales occupent maintenant les articulations opposées ou inoccupées. Cet interrupteur en position des éléments diagonaux a un effet structurellement très important.
Une ferme Pratt (ci-dessus) et une ferme Howe (ci-dessous)
Précédemment, nous avons discuté de la façon dont les fermes Pratt ont leurs éléments verticaux en compression et leurs éléments diagonaux en tension lors de l’application de charges gravitationnelles aux articulations de la corde supérieure. Pour les fermes Howe, l’inverse devient vrai car les éléments diagonaux sont maintenant en compression, tandis que les charges verticales sont en tension.
Comme ils sont de structure similaire aux fermes Pratt, leurs utilisations sont généralement les mêmes. Pour maximiser l’efficacité de la ferme, la ferme peut être chargée au niveau des joints de la corde inférieure. Les fermes de toit peuvent être chargées avec une charge de plafond par exemple.
Une autre chose à noter est que, selon la géométrie et le chargement, les fermes Pratt peuvent avoir plus de membres déchargés que les fermes Howe.
Ferme Fink
La ferme Fink dans sa forme la plus basique a des membres Web qui suivent un modèle en V qui peut être répété plusieurs fois. Comme les accords supérieurs sont inclinés vers le bas depuis le centre, le motif en V devient sensiblement plus petit. Comme les fermes Fink reposent davantage sur des éléments diagonaux, elles peuvent être très efficaces pour transmettre des charges au support.
Les dérivés de la ferme Fink comprennent les types Double Fink et Fan truss. Les fermes doubles Fink sont essentiellement des fermes Fink qui répètent le motif deux fois de chaque côté. Si la ferme de Fink la plus basique peut être caractérisée par un double V, alors un double fink ressemblerait à un double W. Les fermes de ventilateur sont essentiellement des fermes de Fink dont les membres de la bande sont « en éventail » à partir des joints en bas, généralement l’ajout d’éléments verticaux.
Un Fink (en haut), un Double fink (au milieu) et un Treillis de ventilateur (en bas)
Fermes Gambrel
À l’extérieur, une fermes gambrel a deux pentes différentes, où la pente devient plus raide à partir du centre. En raison de leur forme saillante vers l’extérieur, les fermes gambrel peuvent être efficaces pour être équipées d’un centre creux, qui peut être utilisé comme zone de stockage. En tant que tel, la partie supérieure d’une grange est généralement en forme de gambre. Dans le cas d’une grange, comme les éléments sont généralement construits en bois, la structure agit plus comme un cadre qu’une ferme. Les dérivés du gambrel comprennent le toit mansardé, également appelé toit français, d’où sa popularité en France.
Logiciel de treillis SkyCiv
SkyCiv propose deux logiciels de treillis; un Calculateur de treillis gratuit pour modéliser et analyser les forces internes d’une structure de treillis. SkyCiv propose également un puissant logiciel d’analyse structurelle 3D pour modéliser vos fermes et cadres 3D.
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