Příhradová konstrukce

Diagram prostě podepřené příhradové konstrukce

Příhradová konstrukce železničního mostu v zaniklém sídle Willow (Florida, USA).

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

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

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

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

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

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

Existují různorodé přístupy využívající^[1]^[3]

Řešení vede buď k řešení soustav lineárních nebo nelineárních rovnic. Existuje široká škála počítačové aplikace numerických metod.

Princip diskretizace

Každou úlohu mechaniky lze zjednodušit, tj. pomocí diskretizace přijmout zvolené 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

Příhrady lze také experimentálně ověřovat. Proměřují se hodnoty a změny hodnot posunutí, deformací, zatížení, napětí, případně růstu trhlin a koroze.

Další informace

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

Reference

↑ ^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

Obrázky, zvuky či videa k tématu příhradová konstrukce na Wikimedia Commons

[:0-1] ↑ ^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.

[2] 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.

[:2-3] ↑ ^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.

[4] 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.

[5] KARMAZÍNOVÁ, MARCELA. KOVOVÉ MOSTY I (MODUL M05 - PŘÍHRADOVÉ TRÁMOVÉ MOSTY, MOSTNÍ VYBAVENÍ). [s.l.]: VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ, FAKULTA STAVEBNÍ

[:02-6] 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.

[:1-7] ONDROUCH, Jan; ŠŇUPÁRKOVÁ, Jarmila. Příručka statiky s příklady. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská v Ostravě, 1986. 162 s.

[8] vý most v areálu Škoda a.s. - Památkový Katalog. pamatkovykatalog.cz [online]. [cit. 2021-11-16]. Dostupné online.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]