náhled|Diagram prostě podepřené příhradové konstrukce náhled|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. náhled|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. náhled|Ptačí a lidská kost. Vnitřní strukturu diafýzy ptačí kosti lze také chápat jako komplikovanou přírodní prostorovou příhradovou konstrukci. náhled|Ocelová příhradová konstrukce uvnitř Velké jižní věže Katedrály svatého Víta, Václava a Vojtěcha v Praze
Základní dělení příhradových konstrukcí Podle 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. náhled|Dřevěná příhradová konstrukce rozhledny Kunovická hůrka, Kunovice.
Typy příhradových konstrukcí Podle 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:
Grafické metody řešení Grafické metody se dnes již v běžné technické praxi nepoužívají, stále však mají významný vysvětlující potenciál. Podle existují následující typy příhradových konstrukcí: Cremonova metoda jiné
Analytické metody řešení Dle 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 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 Každou úlohu mechaniky lze zjednodušit, tj. pomocí diskretizace přijmout zvolené zjednodušující předpoklady. 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 náhled|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.
Odkazy
Reference
Externí odkazy
Kategorie:Mechanika Kategorie:Statika Kategorie:Dynamika Kategorie:Design Kategorie:Konstrukce