Микроскопическое исследование ткани сустава бедренной кости, предназначенного для восприятия нагрузок и обеспечения подвижности человеческого скелета, выявляет особый характер структуры ткани, состояшей из мельчайших балочек взаимно перпендикулярного направления, существенно увеличивающих жесткость стенок трубчатой кости и систему костной ткани мы называем "губчатой архитектурой ". Такое дифференцированное строение отличается строгой ориентацией составляющих элементов системы, располагающихся в направлениях наибольших напряжений растяжения и сжатия, т.е. по выражению Нахтигаля, в направлениях траекторий напряжений". В различных публикациях специалистов (как врачей, так и строителей) губчатая архитектура костной ткани сравнивается с пространственной стержневой системой.

Назначение такой структуры костной ткани в течение долгого времени оставалось невыясненным. Д.Гершель в 1830 г. описывал эту структуру "как своеобразнейшей конструкции стержневую систему, в которой присутствуют не только одни прямолинейные детали, но и какие-то кривые элементы строгой геометрической формы, причем кажется, что вся структура в целом организована по определенной системе и сконструирована в соответствии с определенными закономерностями, которые не могут быть нами постигнуты".

Как пишет К.Зигель, "схема распределения различно направленных внешних нагрузок позволяет понять, как меняется направление главного напряжения внутри костной ткани при каждое изменении направления внешних нагрузок".

Существенный признак стержневых систем, или ферм, — наличие отдельных элементов, работающих как на сжатие, так и на растяжение. Дерево - классический стройматериал естественного происхождения, работающий на сжатие, растяжение и изгиб, до Х1Х в. был единственным материалом, который удовлетворял всем необходимым требованиям.

В течение многих столетий успешно продолжался процесс совершенствования стержневых строительных систем. Изучение и экспериментальное исследование надежных деревянных стропильных конструкций двускатных крыш показали, что именно треугольник с его легко изменяемой высотой позволяет путем добавления отдельных стержней обеспечить необходимую жесткость конструкции стропильной формы, которая как бы составляется из целой системы стержней, соединяемых в замкнутые и связанные между собой треугольные контуры. В качестве примера можно привести стропильные фермы пролетом 48 м, применяемые в 1819 г. для перекрытия здания Манежа в Москве.

С помощью графических и аналитических методов расчета уже в начале XIX в. специалисты научились относительно просто определять величины усилий в отдельных элементах стержневых систем. Таким образом был осуществлен переход от интуитивного проектирования таких систем к точному методу, позволяющему выявить фактические напряжения в сечениях проектируемых стержневых систем. Графический способ Кремоны для определения усилий в стержнях и аналитический способ Риттера (метод вырезания узлов) и в наши дни считаются классической основой для расчета плоских стержневых систем.