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Che cos'è una capriata? Tipi comuni di capriate nell'ingegneria strutturale

Sommario

Definizione di un traliccio: Che cos'è una capriata?

Una capriata è un tipo di struttura importante nell'ingegneria strutturale che può essere definita come sistema triangolato di membri che sono strutturati e collegati in modo tale da incorrere solo in forza assiale. Questi membri sono considerati membri a due forze poiché le forze vengono applicate solo alle due estremità del membro, risultante in una forza di compressione o trazione. Sono comunemente usati come progetti di ponti, data la loro capacità di coprire in modo efficiente lunghe distanze. Un tipico traliccio potrebbe assomigliare a questo:

Che cos'è una capriata (cosa sono le capriate) esempio di capriata per la definizione di capriata
Le articolazioni sono tipicamente connessioni appuntate, in modo tale che nessuna forza di taglio o momento venga trasferita da un elemento all'altro. Questo è un importante, eppure comunemente frainteso, la differenza tra tralicci e strutture a telaio. Un membro del telaio richiederà tipicamente una combinazione di taglio, assiale, e forze di flessione; mentre un membro del traliccio prenderà solo forza assiale.

Vantaggi di un traliccio

Come abbiamo spiegato la definizione di un traliccio, esploriamo i suoi vantaggi. Se progettato correttamente, I tralicci sono un modo efficiente per coprire lunghe distanze riducendo al minimo la quantità di materiale utilizzato. Questo perché i carichi interni degli elementi sono indotti assialmente (in direzione del membro) sotto forma di compressione o tensione. Ciò significa che è possibile utilizzare meno materiale, e il sistema nel suo insieme è più efficiente, poiché la forza è distribuita tra un numero di membri.

Che cos'è una capriata (cosa sono le capriate) esempio di capriata per la definizione di capriata
fonte: Calcolatore della capriata del tetto

Tipi di capriate

Per massimizzare l'efficienza della struttura (che è spesso misurato nel materiale utilizzato o nella manodopera), Quali sono i tipi di strutture a traliccio. Oggi esploreremo quali tipi di ponti di travatura reticolare sono disponibili e in che modo possono avvantaggiare il tuo design.

Pratt Truss

Una capriata di Pratt è stata utilizzata negli ultimi due secoli come metodo di truss efficace. La verticale membri sono in compressione, mentre i membri diagonali sono in tensione. Ciò semplifica e produce un design più efficiente dall'acciaio negli elementi diagonali (in tensione) può essere ridotto. Questo ha alcuni effetti – riduce il costo della struttura grazie a membri più efficienti, riduce il peso proprio, e facilita la costruibilità della struttura.

Questo tipo di capriata è più appropriato per campate orizzontali, dove la forza è prevalentemente nella direzione verticale.

I Pratt Trusses sono più strettamente imparentati con gli Howe Trusses, dove i membri diagonali sono nella direzione opposta (provocando un comportamento inverso di compressione/tensione nelle aste).

È anche importante notare che in Pratt Truss Design, e la maggior parte del design Truss per quella materia, è che i membri hanno le loro fissità finali impostate su bloccate. Ciò garantisce che tutta la forza venga trasferita sia in compressione che in tensione, con poco (teoricamente, nessuno) trasferito sotto forma di momento flettente.

Di seguito è riportato un esempio di una capriata Pratt, costruito e analizzato utilizzando il nostro SkyCiv Truss Calculator. Gli elementi compressivi vengono visualizzati in verde e la tensione in rosso.

Pratt Truss, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolare
Pratt Truss, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolare
Quali sono i tipi di strutture a traliccioQuali sono i tipi di strutture a traliccio

  • Consapevole del comportamento del membro – i membri diagonali sono in tensione, membri verticali in compressione
  • Quanto sopra può essere utilizzato per progettare una struttura conveniente
  • Design semplice
  • Design ben accettato e usato

Quali sono i tipi di strutture a traliccioQuali sono i tipi di strutture a traliccio

  • Non altrettanto vantaggioso se il carico non è verticale

Meglio usato per:

  • Dove è richiesto un design economico
  • Dove viene applicato un mix di carichi
  • Dove è richiesta una struttura semplice

Warren Truss

Il Warren Truss è un altro sistema di struttura a truss molto popolare ed è facilmente identificabile dalla sua costruzione a triangoli equilateri. Uno dei principali vantaggi di una capriata Warren è la sua capacità di distribuire uniformemente il carico su un numero di membri diversi; questo è tuttavia generalmente per i casi in cui la struttura è sottoposta a un carico con spanning (un carico distribuito). Il suo vantaggio principale è anche la causa del suo svantaggio – la struttura della capriata subirà una forza concentrata sotto un carico puntuale. In questi scenari di carico concentrato, la struttura non è altrettanto efficace nel distribuire uniformemente il carico tra i suoi membri. Pertanto, il tipo di truss Warren è più vantaggioso per i carichi con spanning, ma non adatto dove il carico è concentrato in un singolo punto o nodo.

Un esempio di una capriata di Warren, e le sue forze assiali sotto un carico distribuito sono mostrate di seguito. La struttura è stata realizzata e analizzata utilizzando SkyCiv Truss Calculator. Gli elementi compressivi vengono visualizzati in verde e la tensione in rosso.

capriata del labirinto, tipi di capriate, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolare
capriata del labirinto, tipi di capriate, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolare

Quali sono i tipi di strutture a traliccio

  • Gli spread vengono caricati in modo abbastanza uniforme tra i membri
  • Design abbastanza semplice

Quali sono i tipi di strutture a traliccio

  • Scarse prestazioni sotto carichi concentrati
  • Costruibilità aumentata grazie a membri aggiuntivi

Meglio usato per:

  • Strutture a lunga campata
  • Dove deve essere supportato un carico distribuito uniformemente
  • Dove è richiesta una struttura semplice

K Truss

Il K Truss è una versione leggermente più complicata del Pratt Truss. La sua principale differenza è che gli elementi verticali si sono accorciati – migliorando la sua resistenza contro l'instabilità. Lo fa, però, hanno pro e contro simili al Pratt Truss e sebbene non sia ampiamente utilizzato, è un design forte. Uno dei suoi principali svantaggi è che i membri non si comportano sempre come previsto. Un membro può essere in compressione in uno scenario di carico e in tensione in un altro. Ciò può significare che la struttura potrebbe non essere in grado di essere progettata in modo ottimale – da

Di seguito è mostrato un esempio di una configurazione di K-Truss e la sua reazione sotto un carico applicato. Gli elementi compressivi vengono visualizzati in verde e la tensione in rosso.

capriata K, tipi di capriate, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolarecapriata K, tipi di capriate, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolareQuali sono i tipi di strutture a traliccio

  • Compressione ridotta nei membri verticali
  • Possibile riduzione di acciaio e costi se progettata in modo efficiente

Quali sono i tipi di strutture a traliccio

  • Leggermente più complesso
  • Maggiore costruibilità grazie a membri aggiuntivi

Howe Truss

Le capriate di Howe sono essenzialmente l'opposto delle capriate di Pratt in termini di geometria. Infatti, guardando una capriata di Pratt capovolta visualizzerà una specie di capriata di Howe. L'intera struttura è ancora relativamente la stessa, ma le parentesi graffe diagonali ora occupano le articolazioni opposte o non occupate. Questo interruttore in posizione degli elementi diagonali ha un effetto molto importante strutturalmente.

Howe Truss Comparison, tipi di capriate, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolare

Una capriata di Pratt (sopra) e una capriata di Howe (sotto)

In precedenza, abbiamo discusso di come i tralicci Pratt abbiano i loro membri verticali in compressione e diagonali in tensione all'applicazione di carichi di gravità ai giunti della corda superiore. Per le capriate di Howe, il contrario diventa vero poiché i membri diagonali sono ora in compressione, mentre i carichi verticali sono in tensione.

Howe Truss, tipi di capriate, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolare

Poiché sono simili nella struttura alle capriate Pratt, i loro usi sono generalmente gli stessi. Per massimizzare l'efficienza della capriata, la capriata può essere caricata alle articolazioni dell'accordo di fondo. Ad esempio, le capriate del tetto possono essere caricate con un carico sul soffitto.

Un'altra cosa da notare è che, a seconda della geometria e del caricamento, Le capriate Pratt possono avere più membri non scaricati rispetto alle capriate Howe.

Fink Truss

La capriata Fink nella sua forma più semplice ha membri web che seguono un V-pattern che può essere ripetuto più volte. Mentre gli accordi superiori sono inclinati verso il basso dal centro, il modello a V diventa notevolmente più piccolo. Poiché le capriate Fink si affidano maggiormente ai membri diagonali, possono essere molto efficienti nel trasmettere carichi al supporto.

I derivati ​​della capriata Fink includono i tipi di capriata Double Fink e Fan. Le capriate Double Fink sono essenzialmente capriate Fink che ripetono il motivo due volte su entrambi i lati. Se la capriata Fink più semplice può essere caratterizzata da una doppia V, quindi un doppio scatto sembrerebbe un doppio W. I tralicci a ventaglio sono essenzialmente tralicci Fink che hanno i loro membri web "a ventaglio" dalle articolazioni nella parte inferiore, solitamente con l'aggiunta di aste verticali.

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A Fink (superiore), un doppio tintinnio (mezzo), e una capriata del fan (parte inferiore)

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Gambrel Truss

All'esterno, un traliccio gambrel ha due diverse pendenze, dove la pendenza diventa più ripida dal centro. A causa della sua forma sporgente verso l'esterno, le capriate gambrel possono essere efficacemente dotate di un centro cavo, che può essere utilizzato come area di archiviazione. Come tale, la parte superiore di un granaio è di solito modellata in un gambrel. Nel caso di un fienile, poiché i membri sono generalmente costruiti con legno, la struttura si comporta più come una cornice che come una capriata. I derivati ​​del gambrel includono il tetto Mansarda, che è anche chiamato tetto francese, da qui la sua popolarità in Francia.

Gambrel Truss,tipi di capriate, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolareGambrel Truss,tipi di capriate, tipi di strutture a traliccio, tipi di ponte di travatura reticolare

SkyCiv Truss Calculator

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