Jak wybrać najlepszy projekt kratownicy?

Kratownica to projekt inżynierski, którego historia sięga tysięcy lat. Płaski projekt wiązara to prosty trójkąt lub połączone trójkąty, podczas gdy wiązar przestrzenny ma elementy, które rozciągają się w innym kierunku, aby ustanowić trzeci wymiar. Kratownice są używane do obramowania mostów, dachów, podłóg, podkładów i wielu innych konstrukcji. Najlepszy projekt kratownicy zazwyczaj zależy od zastosowania.

W przypadku mostów i dachów szkieletowych stosowana jest płaska konstrukcja kratownicy. W przypadku dachu trójkąty łączą krokwie dachowe i belki stropowe; obciążenie rozkłada się między krokwiami i legarami. W przypadku konstrukcji mostowej góra i dół legara są równoległe i nazywane są cięciwami. Solidne dźwigary podtrzymujące obciążenie mostu znacznie zwiększyłyby wagę i koszt; kratownica podtrzymuje obciążenie w różnym stopniu, w zależności od odległości między cięciwami.

Wypróbowane i prawdziwe projekty kratownic płaskich obejmują kratownicę Pratta — ze skrzynkami zawierającymi jeden ukośny element na skrzynkę — oraz kratownicę ze słupem królewskim — z jednym elementem pionowym i dwoma elementami kątowymi łączącymi się z górną częścią pionu. Kratownice Queen mają dwa pionowe elementy i górny pas składający się ze skrzyni, które są podtrzymywane przez jeden kątowy element na każdym pionie. Kratownice soczewkowe, powszechnie spotykane na mostach, mają górny pas kratownicy biegnący łagodnym łukiem, nadając w ten sposób każdej strukturze kratownicy soczewkowy kształt.

W przypadku kratownicy kosmicznej najczęściej spotykaną konstrukcją kratownicy jest czworościan lub piramida. Bardziej skomplikowane kratownice kosmiczne będą łączyć i konfigurować czworościany na różne sposoby, aby rozłożyć obciążenia, siły skręcające, ściskające i rozciągające. Projekty kratownic przestrzennych można zobaczyć w konstrukcjach, takich jak słupy linii wysokiego napięcia. Ponadto w konstrukcjach dachowych budynków komercyjnych stosuje się wiązary kratownicy przestrzennej.

Analiza projektów kratownic jest procesem złożonym, ale zwykle analizę przeprowadza się na połączeniach lub zawiasach konstrukcji, a nie wzdłuż długości elementów. Na przykład obciążenie wywierane przez przejeżdżający samochód lub pociąg jest uważane za moment, w którym naprężenia działają głównie na połączenia, a naprężenia wywierane na długości elementów są pomijalne. Diagramy graficzne, takie jak diagram Cremony lub diagram Culmanna, służą do obliczania naprężeń na samych elementach kratownicy. Aby dokładniej zbadać te typy obciążeń, można zastosować formuły, takie jak analityczna metoda Rittera.