Pręt zerowy w kratownicy to taki element, w którym dla rozpatrywanego schematu obciążenia siła osiowa wynosi 0. Najpewniejszą metodą identyfikacji jest analiza równowagi węzłów (metoda wydzielonych węzłów): w każdym węźle zapisuje się warunki ΣFx=0 oraz ΣFy=0, pamiętając, że siły w prętach działają wzdłuż osi tych prętów.
W rozpatrywanym schemacie kluczowy jest węzeł 1. Z opisu rysunku wynika, że węzeł 1 łączy tylko dwa pręty: pionowy 1-A oraz poziomy 1-2, a w samym węźle przyłożona jest siła zewnętrzna pionowa (w dół). To oznacza, że w kierunku poziomym (oś X) jedyną możliwą siłą jest ta pochodząca od pręta 1-2, bo pręt 1-A jest pionowy i nie daje składowej poziomej, a obciążenie zewnętrzne też jest pionowe.
Skoro w osi X nie ma żadnych innych oddziaływań, warunek równowagi ΣFx=0 wymusza, aby siła osiowa w pręcie 1-2 była równa 0. Zatem odpowiedź "pręt 1-2" jest poprawna: to przykład pręta zerowego.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- "pręt 1-A" nie jest zerowy, ponieważ to on przenosi obciążenie pionowe przyłożone w węźle 1 (wynika to z równowagi w osi Y).
- "pręt 2-A" łączy węzeł, w którym zbiegają się kolejne pręty i działają obciążenia; w takim węźle występuje więcej niewiadomych, a pręt zwykle uczestniczy w przenoszeniu sił w układzie.
- "pręt 2-8" również należy do węzła o bardziej złożonej geometrii i przy obciążeniach w sąsiednich węzłach jest zaangażowany w rozkład sił; nie spełnia prostych kryteriów pręta zerowego z węzła dwuprętowego.
Wskazówka egzaminacyjna: zaczynaj od węzłów z najmniejszą liczbą nieznanych. Węzeł z dwoma prętami i obciążeniem tylko wzdłuż jednej osi bardzo często pozwala szybko wykryć pręt zerowy prostopadły do kierunku obciążenia.
