Loading AI tools
Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Kratownica, krata – rodzaj konstrukcji prętowej[1].
Schemat statyczny kratownicy tworzą elementy:
Dzięki tym własnościom kraty są konstrukcjami, których elementy poddane są jedynie działaniu sił osiowych. Sprawia to, że materiał konstrukcyjny jest efektywnie wykorzystany, zapewniając stosunkowo dużą lekkość konstrukcji przy dużych jej rozpiętościach. Kraty płaskie są stosowane powszechnie jako konstrukcje nośne długich przęseł mostowych i dźwigary dachowe w wielkich, szerokich halach przemysłowych i wielkokubaturowych halach widowiskowych.
W przypadku konstrukcji budowlanej pręty muszą tworzyć układ geometrycznie niezmienny, w przeciwnym razie byłby to chwiejny mechanizm ruchomy (podlegający zmianom geometrii). Przeważnie kratownice konstruuje się jako ustroje statycznie wyznaczalne, dla których łatwiej można wyznaczyć reakcje podpór i siły wewnętrzne niż w ustrojach statycznie niewyznaczalnych.
Najprostszą kratownicę płaską tworzą trzy pręty połączone przegubami „w trójkąt”. Takie trójkątne pola to charakterystyczna – łatwo dostrzegalna – cecha tego rodzaju konstrukcji. Oprócz odpowiedniego połączenia elementów o geometrycznej niezmienności i statycznej wyznaczalności konstrukcji decyduje również właściwe podparcie (na podłożu lub na innej konstrukcji).
W prostych kratownicach[2] można wyróżnić elementy (pręty) tworzące pas górny, pas dolny (czerwony na rysunku poniżej) oraz łączące je pionowe słupki i ukośne krzyżulce.
W mechanice konstrukcji[3] wyróżnia się kratownice tworzące:
Zaletą tego rodzaju modelu konstrukcji jest zerowanie się sił poprzecznych oraz momentów zginających i skręcających w prętach. Niezerowe są wyłącznie siły osiowe. W kratownicach płaskich daje to redukcję liczby niewiadomych sił wewnętrznych o 2/3, a w kratownicach przestrzennych o 5/6 w stosunku do ram mających sztywne połączenia węzłowe.
Do wyznaczania sił osiowych w kratownicach stosuje się następujące metody:
przy czym MP jest bardziej uniwersalna, gdyż może być stosowana niezależnie od tego czy obliczana konstrukcja jest statycznie wyznaczalna, czy też niewyznaczalna.
Założenie przegubowego połączenia prętów w węzłach w istniejących konstrukcjach przeważnie nie jest dokładnie spełnione. Wyniki obliczeń statycznych dla modelu zakładającego węzły sztywne są jednak zbliżone do wyników dla modelu kratownicowego (z węzłami przegubowymi). Ze względu na znaczne ułatwienie obliczeń najczęściej stosowany jest więc model kratowy.
W rzeczywistych kratownicach osie prętów, zbiegających się w jednym węźle, nie zawsze przecinają się w jednym punkcie. Normy określają wielkości dopuszczalnych mimośrodów, których nie trzeba uwzględniać w obliczeniach statycznych[4].
W obliczeniach, ciężar własny w rzeczywistości rozłożony na całej długości każdego z prętów, uwzględnia się w postaci dwu sił skupionych działających w węzłach końcowych.
Istnieją programy obliczające kratownice statycznie wyznaczalne metodą równoważenia węzłów z wykorzystaniem algorytmu eliminacji Gaussa. Przykładowe rozwiązanie wygenerowane przez program o nazwie Kratownica widoczne jest na ilustracji po prawej.
Kratownice są konstrukcjami stosunkowo lekkimi dzięki efektywnemu wykorzystaniu w nich materiału konstrukcyjnego. Dlatego są stosowane w takich strukturach jak np. ISS, tworząc jej „kręgosłup”. Są na nich zamontowane panele słoneczne, radiatory, palety naukowe, anteny i inne elementy składowe ISS.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.