ทำไมทรัสมัดสะพานถึงเป็นแบบนี้?


17

ป้อนคำอธิบายภาพที่นี่

เพียงแค่นั่งรถไฟข้ามเมืองบ้านของฉันฉันสามารถเห็นสะพานมัดเช่นเดียวกับภาพด้านบนทุกที่ มีหลายรูปแบบ แต่การออกแบบที่พบบ่อยที่สุดน่าจะเป็นแบบนี้ แต่ทำไมถึงสร้างขึ้นโดยเฉพาะด้วยวิธีนี้

ฉันสามารถเห็นได้ชัดเจนว่าทำไมการออกแบบดังกล่าวถึงค่อนข้างแรง แต่มีเหตุผลเชิงลึกอะไรบ้าง ฉันสนใจที่จะรู้คำตอบจากด้านฟิสิกส์ของสิ่งต่าง ๆ ให้มากที่สุด Googling ไม่ได้ช่วยอะไรมาก ฉันสามารถค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับรูปแบบที่แตกต่างกันและตัวอย่างมากมาย แต่ไม่มีใครครอบคลุมถึงสิ่งที่เกี่ยวกับการออกแบบนี้โดยเฉพาะที่ทำให้มันเป็นที่นิยม


ปริมาณของวัสดุที่ต้องการ cf ความแข็งแกร่งที่จัดเตรียมไว้ให้พร้อมกับทักษะที่จำเป็นสำหรับการก่อสร้างจากนั้นเวลาที่จำเป็นในการสร้างคือปัจจัยทั้งหมด ...
โซล่าไมค์

ลองเล่น World of Goo และดูว่าคุณจะสร้างสิ่งต่าง ๆ เช่นนี้ด้วยตัวเองได้อย่างไร!
Jasper

คำตอบ:


25

รูปลักษณ์ที่เหมือนนั่งร้านแพรตต์

โครงถักเหล่านี้มี diagonals ซึ่งไปจากโหนดด้านนอกไปยังโหนดด้านล่าง (เช่นพวกเขาเชื่อมต่อกับคอร์ดด้านบนบนโหนดไกลจากศูนย์กลางของช่วงและคอร์ดด้านล่างในโหนดใกล้กับศูนย์กลาง) . การออกแบบนี้หมายความว่าเส้นทแยงมุมอยู่ภายใต้ความตึงเครียดและแนวดิ่งอยู่ภายใต้การบีบอัด

การออกแบบที่มีชื่อเสียงอีกอย่างคืออัลลันมัดซึ่งตรงข้ามแน่นอน: diagonals ไปจากโหนดด้านบนไปยังโหนดด้านนอกด้านล่างซึ่งหมายความว่า diagonals อยู่ภายใต้การบีบอัดและแนวดิ่งอยู่ภายใต้ความตึงเครียด

เหตุผลที่ทำให้มัด Pratt เป็นเรื่องธรรมดาในสะพานเหล็กเพราะมันมีแนวโน้มที่จะประหยัด นี่เป็นเพราะเหล็กทำงานภายใต้ความตึงเครียดได้ดีกว่าภายใต้แรงอัด

ภายใต้ความตึงเครียดเหล็กสามารถดำเนินการทางทฤษฎีได้ใกล้เคียงกับความเค้นจากผลผลิต ภายใต้การบีบอัดอย่างไรก็ตามมีความเสี่ยงของการโก่ง

Buckling เป็นพฤติกรรมขององค์ประกอบเรียวภายใต้การบีบอัดเพื่อยุบอย่างมีประสิทธิภาพที่โหลดต่ำกว่าความเครียดผลตอบแทนของพวกเขา (คิดว่าคลาสสิก "เลนเดอร์" ที่นี่หมายถึงคานที่ยาวมากและมีหน้าตัดที่ค่อนข้างเล็ก (ดูที่หน้าอัตราส่วนความช้าของวิกิพีเดีย ) คานเหล็กมักจะเรียวดังนั้นจึงหัวเข็มขัดภายใต้การบีบอัด (ตรงข้ามกับการถูกบดขยี้) ยิ่งองค์ประกอบมีความเค้นนานก็จะยิ่งมีความเครียดน้อยลงเท่านั้นดังนั้นการตัดขวางของลำแสงที่ใหญ่ขึ้นจะต้องต้านทานการโก่งงอ

ดังนั้นด้วยโครงแพรตต์แนวดิ่งอยู่ภายใต้การบีบอัดและเส้นทแยงมุมอยู่ภายใต้ความตึงเครียด ดังที่สามารถเห็นได้ชัดเจนในภาพ (หรือมาจากเรขาคณิต) เส้นทแยงมุมนั้นยาวกว่าแนวดิ่ง ดังนั้นภาระการโก่งงอของ diagonals จึงมีขนาดเล็กกว่าแนวดิ่ง

ดังนั้นในมัดอัลลันเส้นทแยงมุมที่ยาวกว่าจะมีหน้าตัดที่ใหญ่กว่าและแนวดิ่งที่สั้นกว่าจะมีหน้าตัดที่เล็กกว่า *

อย่างไรก็ตามด้วย Pratt truss, diagonals ที่ยาวกว่าสามารถมี cross-section ที่เล็กกว่าในขณะที่ verticals จะมี cross-section ที่ใหญ่กว่า *

ดังนั้นข้อดีของการนั่งร้าน Pratt ก็คือวัสดุมีแนวโน้มที่จะใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น: องค์ประกอบที่ยาวกว่ามีขนาดเล็ก (และมีน้ำหนักเบาและราคาถูก) เป็นพื้นที่ตัดขวางที่เป็นไปได้มากที่สุดโดย วิธีนี้ใช้ได้ผลเพราะองค์ประกอบที่สั้นกว่านั้นต้องการ "อัปเกรด" ที่เล็กกว่าเพื่อต้านทานการโก่งงอได้มากกว่าองค์ประกอบที่ยาวกว่า

* โปรดทราบว่าเมื่อฉันพูดเหนือสิ่งนั้นตัวอย่างเช่น "แนวดิ่งจะมีหน้าตัดที่ใหญ่กว่า" ฉันไม่ได้หมายความว่า 'หน้าตัดของแนวดิ่งจะใหญ่กว่าแนวทแยงมุม' ฉันหมายความว่ามันจะใหญ่กว่าถ้าการโก่งงอไม่ใช่ปัญหา


การออกแบบนั่งร้านจะทำงานได้เช่นกันหรือไม่หากคว่ำลง (พื้นที่ด้านล่างสะพานอนุญาต)
Bent

1
@ ก้ม: ถ้าคุณพลิกนั่งร้านแพรตต์คว่ำคุณโดยทั่วไปท้ายด้วยมัดอัลลันและในทางกลับกัน ดังนั้นโครงหลังคา Pratt-down คว่ำจึงมีเส้นทแยงมุมภายใต้แรงกดและแนวดิ่งภายใต้แรงตึง ดังนั้นทุกอย่างที่ฉันพูดไว้ข้างต้นยังคงใช้ได้ในกรณีนี้มีเพียงคว่ำเท่านั้น
วาซาบิ
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.