Een truss is een constructie die heel vaak wordt gebruikt in de civiele techniek, zoals bruggen, stalen gebouwen, torens en dakconstructies (zoals te zien in de afbeelding hieronder). Ze komen ook voor in veel mechanische en ruimtevaartconstructies, zoals kranen, offshore platforms, ruimtestructuren, enzovoorts.

Houten dakspant
Trussen bestaan ​​uit rechte leden die aan de twee uiteinden van elk lid met elkaar zijn verbonden. Alle leden van een vakwerkconstructie zijn met elkaar verbonden door middel van penverbindingen, zodanig dat we voor het ontwerp van deze constructies aannemen dat de verbindingen geen momenten kunnen dragen of weerstaan.

Typisch, de verbindingsverbindingen worden gevormd door de eindorganen met bouten of lassen aan een gemeenschappelijke plaat te bevestigen, een knoopplaat genoemd (hieronder afgebeeld). Er wordt aangenomen dat alle externe belastingen die op een spant inwerken, alleen op de verbindingen inwerken, en daarom, alle leden van een truss zijn leden met twee krachten. De individuele leden zijn niet onderhevig aan buigmomenten en afschuifkrachten, maar zijn alleen onderhevig aan axiale krachten die ofwel compressie ofwel spanning zijn.

Meestal, spanten zijn gemaakt van staal, hout en zeer zelden van beton en aluminium.

Knoopplaat

Waarom zijn ze zo efficiënt over lange overspanningen??

1. Truss-systemen brengen krachten over axiaal

Trussen zijn veel geschikter voor lange overspanningen dan massieve balken vanwege de richting en het soort kracht dat ze bevatten. Zoals genoemd, truss-leden zijn verbonden door middel van penverbindingen, wat betekent dat er is geen interne afschuifkrachten en momentkrachten, en de krachten worden axiaal op het element uitgeoefend.

Overweeg een schuin dak, met puntbelastingen toegepast langs de overspanning (gemodelleerd met behulp van SkyCiv's gratis truss rekenmachine):

Deze puntbelastingen worden overgebracht op interne axiale krachten op de staaf, met weinig of geen intern moment of afschuiving:

Interne krachten na lineaire statische analyse, ook geanalyseerd in SkyCiv truss rekenmachine

2. Leden zijn axiaal sterker

Het feit dat de krachten op elk truss-element axiaal zijn, is de sleutel tot de efficiëntie van een truss voor lange overspanningen. In een axiaal geladen lid, de kracht wordt gelijkelijk gedragen door elk deel van het lid - er gaat geen materiaal verloren. Vergelijk dit met een balk. Wanneer we een balk in het midden laden, de spanningen zijn daar veel hoger dan waar dan ook - de spanningen zijn geconcentreerd. Het materiaal weg van het midden doet gewoon niet zoveel werk, de efficiëntie van de constructie verlagen en deze zwaarder maken:

Truss efficiënt
Alternatief, in een vakwerkconstructie zijn de krachten axiaal. Dit betekent, dat elk vakwerkelement dezelfde intensiteit van axiale kracht heeft over het gehele lid (uniforme compressie of spanning). Daarom, de kracht en spanningen worden over het hele lid verdeeld. Door dit, truss-leden kunnen lichter zijn, en zal nog steeds een hoger draagvermogen en efficiënter gebruikte doorsneden hebben.

Truss-efficiëntie axiaal geladen lid
Over het algemeen, de algehele efficiëntie van een truss wordt geoptimaliseerd door minder materiaal in de akkoorden en meer in de verstevigingselementen te gebruiken. Dit is vooral handig bij langere overspanningen boven alternatieven zoals betonnen balken of voorgespannen beton. Truss-elementen kunnen licht van gewicht blijven en het materiaalgebruik kan worden verminderd door een systeem van stalen elementen over één grote betonnen sectie te gebruiken. Balken hebben de neiging om door te zakken wanneer ze worden belast en zijn gevoeliger voor toename van de overspanning dan de vereiste voor verhoogde sterkte.

Alternatieve ontwerpen

Voorgespannen beton is een alternatieve constructie voor constructies met grote overspanningen. Hoewel het een eenvoudiger structuur is, het is veel minder efficiënt dan een truss. Voorgespannen betonelementen moeten een enorme buigspanning kunnen weerstaan, en wordt alleen maar erger naarmate de overspanning toeneemt. Dus hoe langer de overspanning, hoe concreter dat nodig is.

Kabelbruggen Een effectief ontwerp voor grote overspanningen, er is echter nog steeds veel materiaal nodig om de kabels te ondersteunen. Kabels zijn net zo efficiënt als truss-leden, omdat ze kracht in spanning zetten, de externe structuur om dit systeem te ondersteunen kan echter inefficiënt en zwaar zijn.

3. Overzicht

Spanten worden over het algemeen gebruikt als dakconstructies van gebouwen met grote overspanningen en ook in bruggen, torens, kranen en loopbruggen. Ze hebben een hoger draagvermogen en efficiënter gebruikte doorsneden.

Dit komt doordat hun penverbindingen krachten axiaal overbrengen en er zeer weinig buigmomenten en afschuifkrachten in de leden zijn. Leden zijn efficiënter in het dragen van axiale belastingen omdat de spanningen gelijkmatig worden verdeeld, in plaats van dwarsbelastingen die geconcentreerd zijn. Deze combinatie maakt truss-systemen efficiënter dan alternatieven met één lid (bijv. voorgespannen beton).

Met trussen kunnen ingenieurs grote open ruimtes creëren met minder materialen. Door minder materialen te gebruiken, kunnen aannemers ook goedkoop bouwen. Voel je vrij om te beginnen met het modelleren of ontwerpen van je truss-structuur met SkyCiv's Free Truss of Roof Rafter Calculator.