Co to jest wiązka kratownicy?
W inżynierii budowlanej belka kratownicy jest belką wykonaną z kratownicy. Kratownica to sieć prętów, które podlegają jedynie naprężeniu lub ściskaniu. Jest to możliwe, ponieważ pręty są połączone ze sobą za pomocą tylko połączeń sworzniowych, które umożliwiają obrót prętów. Belka jest rodzajem elementu konstrukcyjnego zaprojektowanego tak, aby był odporny na zginanie. Belka kratownicowa jest popularnym komponentem mostów ze względu na efektywne wykorzystanie materiałów.
Kratownicę można traktować jako szkielet prostych prętów, które mają szczególny rodzaj połączenia ze sobą. Każdy pręt jest połączony przegubem, co pozwala mu obracać się w dowolnym kierunku. Efektem stosowania tylko połączeń sworzniowych jest to, że każdy pręt może być tylko naprężony lub ściskany. Nie można ich zgiąć, ponieważ pręt podczas gięcia po prostu się rozluźni, jeśli pozwoli się obrócić jego koniec. Po połączeniu w trójkąty pręty te tworzą sztywną strukturę kratownicową, która działa jak bryła.
Zaletą kratownicy jest jej stosunek wytrzymałości do masy. Zazwyczaj większość przestrzeni w kratownicy jest pusta; to szkielet prętów tworzy strukturę. Względnie wysoką wytrzymałość kratownicy można utrzymać, ponieważ pręty poddawane są jedynie naprężeniom rozciągającym lub ściskającym.
Wiązka jest używana specjalnie do przeciwdziałania zginaniu poprzez deformację w okrągły łuk. Wewnętrzny obwód belki podczas zginania jest ściskany do mniejszego rozmiaru niż długość belki. Natomiast obwód zewnętrzny jest rozciągnięty na większy rozmiar niż pierwotna długość belki. Oba te odkształcenia służą do przeciwdziałania zastosowanemu zginaniu. O ile nie zostanie trwale uszkodzona, wiązka będzie miała tendencję do powrotu do „naturalnego” stanu.
Wiązkę kratownicową można zastosować w taki sam sposób jak w przypadku wiązki pełnej. Jeśli kratownica ma takie same wymiary zewnętrzne jak belka, może być poddawana tym samym obciążeniom zginającym. Belka kratownicowa, która składałaby się z trójkątów prętów z połączeniami sworzniowymi na ich końcach, przypominałaby ten sam okrągły łuk, co belka lita. Tutaj również pręty w pobliżu obwodu wewnętrznego zostaną ściśnięte. W połączeniu z napięciem prętów w pobliżu zewnętrznego obwodu wiązka kratowa byłaby w stanie wytrzymać zginanie.
Inżynierowie mogą zdecydować się na użycie belki kratownicowej na moście, ponieważ jest on bardziej ekonomiczny i łatwiejszy do zbudowania niż inne konstrukcje. Podobnie jak w przypadku wszystkich kratownic, belka kratownicowa jest bardzo wydajnym sposobem wykorzystania materiałów. Koszt surowców, produkcji i transportu może być znacznie niższy w przypadku kratownicy niż w przypadku belki pełnej. Bardziej wykonalne może być również budowanie niektórych konstrukcji, takich jak mosty, z belkami kratowymi.