Příhradová konstrukce
Příhradová konstrukce (prutová soustava či zkráceně také příhrada) je široce využívaný typ nosné konstrukce (specifické soustavy těles), kde namísto masivních a těžkých stěn, desek či bloků jsou využity štíhlé a lehké podélné nosné binární prvky (členy), pruty, nosníky, lana apod. V příhradách jsou pruty pospojovány styčníky, které lze chápat jako klouby s vhodně zvolenou mírou idealizace reality. Podstata aplikace příhradové konstrukce je tedy ve vhodném přenesení a rozložení zatížení/mechanického napětí mezi nosnými prvky tak, aby vznikla konstrukce s ohledem na co nejmenší hmotnost, rozměry a nižší finanční náklady. Příhradovou konstrukci je možno také chápat jako určitou formu optimalizace konstrukce. Příhrady se vyskytují také běžně v přírodě a lze je kombinovat s dalšími typy konstrukcí.[1][2][3][4]
Pojem příhradové konstrukce a prutové konstrukce (prutové soustavy) mnohdy splývá, avšak někteří autoři považují za příhradové konstrukce jen takové konstrukce, ve kterých se vyskytují alespoň některé členy seskupené do trojúhelníků případně občasně i čtyřúhelníků. Nicméně, postupy technického a výpočtového řešení jsou stejné pro příhrady i prutové konstrukce. Ve stavebnictví se také používá pojem příhradový nosník, především u mostních konstrukcí.[5]
Základní dělení příhradových konstrukcí
[editovat | editovat zdroj]Podle[1][6][3] lze dělit příhradové konstrukce na:
- Rovinné (2D) a prostorové (3D).
- Staticky určité a staticky neurčité.
- Složené z přímých členů, křivých členů nebo kombinací přímých a křivých členů.
- Přírodní a umělé (antropogenní).
- Staticky nebo kvazistaticky zatížené (namáhané) a dynamicky zatížené (namáhané).
- Deterministicky (jednoznačně) zatížené nebo stochasticky (statisticky, indeterministicky, náhodně) zatížené.
- Z pohledu matematiky existují příhrady popisované jednodušším řešením soustav lineárních rovnic nebo složitějším řešením soustav nelineárních rovnic.
Typy příhradových konstrukcí
[editovat | editovat zdroj]Podle[1] existují následující typy příhradových konstrukcí:
- Podle způsobu výroby a montáže existují příhradové konstrukce monolitické, montované a kombinované.
- Dle použitého materiálu existují především dřevěné a ocelové příhrady a nebo příhrady z jiných materiálů (např. kompozitů, plastů, dalších kovů aj.).
- Dle způsobu výroby styčníku jako mechanického spoje členů, existují svařované, lepené, nýtované, šroubové, hřebíkové aj. příhrady.
Metodika výpočtu příhradových konstrukcí
[editovat | editovat zdroj]Výpočty příhradových konstrukcí se dělají za účelem designového návrhu nebo posouzení pevnosti a životnosti. Jedním z cílů je také výpočet vnitřních statických účinků, tj. vnitřních normálových sil u prutových členů, případně normálových sil, posouvajících sil a ohybových momentů u nosníků. Existují[1][3]:
Grafické metody řešení
[editovat | editovat zdroj]Grafické metody se dnes již v běžné technické praxi nepoužívají, stále však mají významný vysvětlující potenciál. Podle[1][7] existují následující typy příhradových konstrukcí:
- Cremonova metoda
- jiné
Analytické metody řešení
[editovat | editovat zdroj]Dle[1][3] existují následující analytické metody řešení:
- Styčníková metoda
- Průsečná (Ritterova) metoda
- Metoda náhradních prutů (Hennebergova)
- Silová metoda
- Deformační metoda
- jiné
Numerické metody řešení
[editovat | editovat zdroj]Existují různorodé přístupy využívající[1][3]
- Metoda konečných prvků
- Metodu Monte Carlo
- jiné numerické metody
Řešení vede buď k řešení soustav lineárních nebo nelineárních rovnic. Existuje široká škála počítačové aplikace numerických metod.
Princip diskretizace
[editovat | editovat zdroj]Každou úlohu mechaniky lze zjednodušit, tj. pomocí diskreditace přijmout zvoléné zjednodušující předpoklady.[1][3]
- Nahrazení reálných členů příhradové konstrukce pruty, nosníky či jednoduchými lany, přičemž se používají ideální členy bez imperfekcí (značné zjednodušení) nebo reálné členy s imperfekcemi (složitější použití).
- Vhodná volba popisu deformací:
- Dle teorie malých deformací – jednodušší aplikace teorie 1. řádu nebo složitější a přesnější aplikace teorie 2. řádu
- Dle teorie velkých deformací – nejsložitější a nejpřesnější
- Vhodná volba popisu materiálového chování:
- lineární chování (Hookeův zákon) – jednodušší
- nelineární chování – složitější
Měření příhradových konstrukcí
[editovat | editovat zdroj]Příhrady lze také experimentálně ověřovat. Proměřují se hodnoty a změny hodnot posunutí, deformací, zatížení, napětí, případně růstu trhlin a koroze.
Další informace
[editovat | editovat zdroj]V roce 1931 byl silniční ocelový most v areálu Škoda a. s. (Jižní předměstí v Plzni) největším svařovaným příhradovým mostem na světě. Projekt celého mostu vypracoval a veškeré práce řídil prof. František Faltus.[8]
Odkazy
[editovat | editovat zdroj]Reference
[editovat | editovat zdroj]- ↑ a b c d e f g h FRYDRÝŠEK, Karel. Some Selected Tasks of Elasticity and Plasticity 4 (Basic Nonlinear Mechanics of Deformable Bodies in Examples). 1. vyd. Ostrava: Department of Applied Mechanics, Faculty of Mechanical Engineering, VSB – Technical University of Ostrava, 2016. 139 s. ISBN 978-80-248-4152-6.
- ↑ FOJTÍK, Roman; LOKAJ, Antonín; GABRIEL, Jiří. Dřevěné mosty a lávky. 1. vyd. Praha: Informační centrum ČKAIT, 2017. 156 s. ISBN 978-80-88265-04-7.
- ↑ a b c d e f FRYDRÝŠEK, Karel. Basic Strength and Elasticity of Materials. 1. vyd. Ostrava, Czech Republic: VŠB - TECHNICAL UNIVERSITY OF OSTRAVA, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Applied Mechanics, 2015. 264 s.
- ↑ Konstrukce a stavba letadel - Dusan Slavětínský starší - Příhradové konstrukce. www.slavetind.cz [online]. [cit. 2021-11-17]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2021-11-17.
- ↑ KARMAZÍNOVÁ, MARCELA. KOVOVÉ MOSTY I (MODUL M05 - PŘÍHRADOVÉ TRÁMOVÉ MOSTY, MOSTNÍ VYBAVENÍ). [s.l.]: VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ, FAKULTA STAVEBNÍ
- ↑ a b FRYDRÝŠEK, Karel. Biomechanika 1. 1. vyd. Ostrava, Czech Republic,: VSB – Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Applied Mechanics, 2019. 461. s. ISBN 978-80-248-4263-9.
- ↑ ONDROUCH, Jan; ŠŇUPÁRKOVÁ, Jarmila. Příručka statiky s příklady. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská v Ostravě, 1986. 162 s.
- ↑ ocelový most v areálu Škoda a.s. - Památkový Katalog. pamatkovykatalog.cz [online]. [cit. 2021-11-16]. Dostupné online.
Externí odkazy
[editovat | editovat zdroj]- Obrázky, zvuky či videa k tématu příhradová konstrukce na Wikimedia Commons