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]

Pavučina jako prostorová, staticky neurčitá a přírodní příhradová konstrukce složená z lan z biologického materiálu s nelineárním chováním.

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]

Ptačí a lidská kost. Vnitřní strukturu diafýzy ptačí kosti lze také chápat jako komplikovanou přírodní prostorovou příhradovou konstrukci.[6]
Ocelová příhradová konstrukce uvnitř Velké jižní věže Katedrály svatého Víta, Václava a Vojtěcha v Praze

Základní dělení příhradových konstrukcí

Podle[1][6][3] lze dělit příhradové konstrukce na:

Dřevěná příhradová konstrukce rozhledny Kunovická hůrka, Kunovice.

Typy příhradových konstrukcí

Podle[1] existují následující typy příhradových konstrukcí:

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 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
Jeden ze tří příhradových stožárů krátkovlnného vysílače Litomyšl

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

  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. 
  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 
  6. ↑ 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. 
  7. ↑ ONDROUCH, Jan; ŠŇUPÁRKOVÁ, Jarmila. Příručka statiky s příklady. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská v Ostravě, 1986. 162 s. 
  8. ↑ ocelový most v areálu Škoda a.s. - Památkový Katalog. pamatkovykatalog.cz [online]. [cit. 2021-11-16]. Dostupné online. 

Externí odkazy

Zdroj