Kratownice są kluczową cechą inżynierską w powstającym konkursie inżynierii lądowej i wodnej. Konstrukcje o dużej rozpiętości i niewielkim ciężarze są głównym powodem wzrostu zapotrzebowania na kratownice w przemyśle budowlanym. Od momentu zastosowania stali jako materiału konstrukcyjnego, ze względu na jej wyższą wytrzymałość przy niższej masie, kratownice odgrywały główną rolę w konstrukcjach cywilnych wraz z rozwojem przemysłu stalowego. W ciągu ostatnich lat, a nawet obecnie ze względu na walory estetyczne, kratownice wykonuje się również z desek drewnianych. Kratownice dachowe, mosty, wieże energetyczne i telekomunikacyjne, a nawet ramy konstrukcyjne wykorzystują te kratownice jako integralne formy konstrukcyjne.
Definicja kratownicy
Kratownice są po prostu definiowane jako triangulacja elementów konstrukcyjnych w celu stworzenia ustabilizowanej struktury. Triangulacja jest stabilną konfiguracją w sensie matematycznym. Ogólnie rzecz biorąc, kratownica składa się z elementów nazywanych pasem górnym, pasem dolnym, pasem pionowym i pasem ukośnym. Główne funkcje kratownic to
- przenoszenie obciążeń od konstrukcji nadrzędnych
- zapewnienie odpowiedniej stateczności poprzecznej całej konstrukcji
W procesie projektowania należy przyjąć kilka podstawowych założeń. Należy wyjaśnić, że konstrukcja kratownic powinna być zgodna z założeniami projektowymi, aby uniknąć niepożądanych uszkodzeń spowodowanych rozproszeniem sił i obciążeń. Poniżej podano założenia projektowe kratownicy.
- Elementy kratownicy będą przenosić tylko siły osiowe
- Węzły, tj. połączenia elementów konstrukcyjnych, zaprojektowano jako połączenia przegubowe, aby momenty nie były przenoszone na elementy kratownicy
- Wszystkie obciążenia zewnętrzne i reakcje działają tylko na węzły
- Generalnie kratownica powinna leżeć w płaszczyźnie.
Typowo elementy konstrukcyjne kratownic wykonuje się jako dwuteowniki, kątowniki, teowniki, rury, kształtowniki kwadratowe i ceowniki. Przekroje dwuteowe są bardziej preferowane jako przekroje optymalne pod względem sił konstrukcyjnych.
Typy kratownic
- Kratownica prosta – oznacza pojedynczą kratownicę trójkątną. Kratownice te są najczęściej stosowane jako kratownice dachowe.
- Kratownica planarna – jak sama nazwa wskazuje jest to kratownica dwuwymiarowa. Jeśli wszystkie pręty i węzły znajdują się na powierzchni planarnej, kratownica jest kratownicą planarną.
- Kratownica z ramą przestrzenną – w przeciwieństwie do kratownicy planarnej pręty i węzły znajdują się w przestrzeni trójwymiarowej. Wieże elektryczne i telekomunikacyjne są jednym z najprostszych przykładów, które spotykamy w codziennym życiu.
Formy kratownic
1. Kratownica Pratta
Forma kratownicy Pratta dla obciążeń w kierunku grawitacyjnym
Forma kratownicy Pratta dla obciążeń podnoszących (obciążenia przeciwne do grawitacyjnych)
2. Kratownica Warrena
3. Kratownica północna
4. Kratownica Vierendeel
Kratownica typu King Post, Kratownica typu Bowstring, Kratownica typu Queen Post, Kratownica płaska, Kratownica soczewkowa to niektóre inne formy kratownic stosowane w przemyśle.
.