KRATOWNICE PRZESTRZENNE

Dźwigary kratownicowe przestrzenne powstają w wyniku wykonania płaskiego skratowania pomiędzy trzema, czteroma lub więcej pasami oraz wykonania poprzecznych wykratowań stężających, rozmieszczonych w pewnych odległościach. Kratownice przestrzenne są geometrycznie niezmienne.

Kratownice przestrzenne mają zastosowanie jako: dźwigary dachowe w halach, wiatach i dachach budynków, ramy poprzeczne w halach i wiatach, dźwigary nośne o dużej rozpiętości w estakadach rurociągowych i galeriach transportowych, wieże i maszty radiowo-telewizyjne oraz wieże oświetleniowe, słupy i podpory linii elektroenergetycznych, słupy podporowe kolejek linowych, przekrycia strukturalne o dużych rozpiętościach. Kratownice przestrzenne mają zdolność do przenoszenia obciążeń działających ze wszystkich kierunków, gdyż mają przestrzenną sztywność i nośność w każdej płaszczyźnie i w każdym kierunku. Kratownice płaskie mogą przejmować obciążenia działające jedynie w płaszczyźnie kratownicy. Geometria kratownic przestrzennych

Dźwigary dachowe Przestrzenne dźwigary dachowe wykonuje się najczęściej jako trzy i czteropasowe. Kratownice trójpasowe nie wymagają stężeń poprzecznych, a w kratownicach czteropasowych należy je stosować w miejscach skupionych obciążeń, w miejscach załamania pasów oraz w pewnych odległościach konstrukcyjnych (ustalanych w normach). Pasy kratownic przestrzennych wykonuje się dość często z rur okrągłych lub prostokątnych, z kątowników (niekiedy o kącie 60°) oraz z teowników, dwuteowników i innych profili. Wykratowanie poszczególnych płaszczyzn wykonuje się najczęściej z kątowników, rur oraz niekiedy prętów okrągłych. Przy dużych rozstawach ram poprzecznych hal i wiat stosuje się niekiedy przestrzenne płatwie kratowe. Są one szczególnie przydatne w przypadku, kiedy elementy pokrycia dachowego (płyty dachowe, blachy) nie usztywniają, ściskanych pasów górnych płatwi kratowych. Wtedy niekiedy opłaca się zastosowanie kratownic przestrzennych na płatwie zamiast stosowania systemu prętowych usztywnień płaskich kratownic.

Wieże radiowe i oświetleniowe Wieże stalowe są to najczęściej przestrzenne kratownice trójpasowe lub czteropasmowe. Pasy wieżach nazywa się często krawężnikami. Schematem statycznym wieży jest pręt wspornikowy o sztywności zastępczej odpowiadającej sztywności pręta wielogałęziowego ze skratowaniem. Uzyskane siły wewnętrzne we wsporniku M, N, T (momenty zginające, siły osiowe) można w prosty sposób zamienić na siły osiowe w pojedynczych prętach kratownicy prestrzennejCzteropasowe wieże muszą mieć dość gęsto rozmieszczone stężenia poprzeczne. Stężenia te umieszcza się koniecznie w miejscu załamania osi krawężników oraz w miejscach pomostów, na których zainstalowane są anteny, sprzęt radiowy lub oświetleniowy lub znajdują się platformy widokowe. Wyznaczanie sił wewnętrznych w kratownicach przestrzennych do wyznaczenia sił wewnętrznych (sił osiowych N) w prętach kratownic przestrzennych niezbędne jest ustalenie warunków podparcia oraz wartości obciążeń, działających na te kratownice. Obliczenia statyczne wykonuje się najczęściej wg powszechnie stosowanej teorii I-rzędu. W wyniku analiz otrzymujemy siły osiowe w prętach kratownicy przestrzennej, które są podstawą do sprawdzenia nośności prętów i ich połączeń.W wieżach kratowych oraz w innych przestrzennych dźwigarach kratowych dość często korzysta się z w analizie statycznej z zastępczego pręta o sztywności odpowiadającej sztywności wielogałęziowego pręta skratowanego. W takim przypadku uzyskane siły wewnętrzne M, N, T (Q) w precie zastępczyni można rozdzielić na pojedyncze kratownice, gdzie pokazano rozdział momentu zginającego M i siły poprzecznej Q. Siły osiowe N dzieli się przez ilość krawężników i przyjmuje się, że przejmują je tylko krawężniki.

W wieży czteropasowej siły wewnętrzne M i Q uzyskane dla zastępczego pręta dzieli się na pojedyncze kratownice następująco:a)działanie wiatru lub innego obciążenia poprzecznego równolegle do ścian bocznychQ'=Q/2 ; M' = M/2. b)działanie wiatru lub innego obciążenia poprzecznego w kierunku przekątnej.

W wieży trójpasowej siły wewnętrzne M i Q uzyskane dla zastępczego pręta dzieli się na pojedyncze kratownice następująco: c) działanie wiatru lub innego obciążenia poprzecznego prostopadle do ściany bocznej

e) działanie wiatru lub innego obciążenia poprzecznego równolegle do ściany, którego wektor przechodzi przez środek ciężkości przekroju Powstający moment skręcający Mt trzeba zrównoważyć prze dodatkowe obciążenie poprzeczne poszczególnych kratownic płaskich w wieży trójpasowej. Sposób wyznaczenia sił osiowych w pasach, będących w równowadze z momentem zginającym M¹ oraz sił osiowych w prętach wykratowania, będących w równowadze z siłą poprzeczną Q' jest ogólnie znany z poprzednich kursów (kratownice płaskie).