Pont en celosía

Pont en celosía

Vore també: Armadura (estructura)

Un pont en celosía (en inglés: truss bridge; en francés: pont en treillis) és un pont que la seua superestructura de soport de càrrega està composta per una celosía, una estructura d'elements conectats que generalment forma unitats triangulars. Les barres (els elements conectats entre sí que normalment són rectes) poden estar someses a tensió, compressió o, a voltes, a abdós en resposta a càrregues dinàmiques. Els ponts en celosía són un dels tipos més antics de ponts moderns. Els tipos bàsics de ponts en celosía que es mostren en este artícul tenen dissenys simples que podien ser fàcilment analisats pels ingeniers dels sigles XIX i principis de el XX i que eren econòmics de construir perque usen els materials de manera eficient i ordenada

Disseny

Elements integrants d'un pont de celosía

La naturalea d'una celosía permet l'anàlisis de l'estructura usant unes poques suposicions i l'aplicació de les lleis del moviment de Newton segons la branca de la física coneguda com Estàtica. Per al seu anàlisis se supon que les barres de les celosías posseïxen unions articulades en els seus extrems. Esta suposició significa que els elements de la celosía (cordoneres, montants i diagonals) solament estaran somesos a tensió o compressió. Es requerix un anàlisis més complex quan les unions són rígides i transmeten càrregues de flexión significatives sobre els elements, com en una celosía tipo Vierendeel.

En el pont de l'image les barres verticals estan en tensió, les barres horisontals inferiors en tensió, cisallament i flexión, les barres diagonals externes i superiors en compressió, mentres que les diagonals interiors estan en tensió. La barra vertical central estabilisa la cordonera (el component horisontal d'una celosía) de compressió superior, evitant que pandee. Si la cordonera superior és suficientment rígit, llavors eixe element vertical pot eliminar-se. Si la cordonera inferior és suficientment resistent a la flexión i al tall, les barres verticals exteriors poden eliminar-se, pero apareixent solicitaciones adicionals afegides en atres barres en compensació. La capacitat de distribuir les forces de vàries maneres ha dut a una gran varietat de tipos de ponts en celosía. Alguns tipos poden ser més ventajosos quan s'ampra la fusta per als elements en compressió, mentres que atres tipos poden ser més fàcils d'erigir en condicions particulars del lloc, o quan l'equilibri entre els costs de la mà d'obra, de la maquinària i dels materials té certes llimitacions favorables.

L'inclusió dels elements mostrats és en gran medida una decisió d'ingenieria basada en l'economia, que és un equilibri entre els costs de les matèries primeres, la fabricació fòra de lloc, el transport dels components, el montage en el lloc, la disponibilitat de maquinària i el cost de la mà d'obra. En atres casos, l'apariència de l'estructura pot adquirir major importància i influir en les decisions de disseny més allà dels simples requeriments econòmics. Els materials moderns com el formigó pretensado i els métodos de fabricació, com la soldadura automatizado, i els preus canviants de l'acer en relació en els de la mà d'obra, han influït significativament en el disseny dels ponts moderns.

Maquetes de ponts

Una celosía pura es pot representar idealment com una estructura articulada, en la que les úniques forces que soporten les barres de la celosía són la tensió o la compressió, no la flexión. Esta idealisació s'utilisa en l'ensenyança de l'estàtica, per mig de la construcció de maquetes de ponts en espaguetis . Un espagueti és fràgil i encara que pot soportar una modesta força de tensió, es trenca fàcilment si es dobla. Una maqueta de pont construïda en espaguetis mostra l'us d'una estructura en celosía per a produir una estructura completa, útil i sòlida, a partir d'elements individualment dèbils.

Història dels ponts en celosía en els Estats Units

Celosía de tipo Warren de l'antic Seaboard Air Line Railway, ubicat prop del poble de Willow, Florida; abandonat des de mediats de la década de 1980.

Pont en celosía sobre el riu Johnson, Delta Junction, molt freqüents en Alaska.

Degut a que la fusta era un material de construcció abundant en els Estats Units, els primers ponts en un disseny en celosía varen usar generalment seccions de fusta cuidadosadament dimensionadas per a les barres que treballaven a compressió, reservant les barres de ferro per als elements traccionados. Habitualment es varen dissenyar com ponts coberts per a protegir la part estrictament estructural de les inclemències atmosfèriques. En 1820, ya es va patentar una forma simple de celosía, la celosía d'enreixat de Town, que tenia la ventaja de no requerir ni molta mà d'obra ni molt metal. Abans de 1850, s'havien construït molt pocs ponts de celosía de ferro en els Estats Units.

Els ponts en celosía es varen convertir en un tipo comú de pont construït des de la década de 1870 —quan el metal va començar a substituir llentament a la fusta i els ponts de ferro forjat varen començar a construir-se a gran escala— fins a la década de 1930. Seguixen conservant-se eixemples d'eixos ponts, pero el seu número disminuïx ràpidament a mida que es demolixen i es reemplacen en noves estructures.

Els ponts en celosía en arc varen ser un disseny de celosía prou comú durant eixe temps, caracterisats perque les seues cordoneres superiors tenen forma d'arc. Algunes companyies, com la «Massillon Bridge Company» de Massillon (Ohio) o la «King Bridge Company» de Cleveland, es varen fer molt conegudes en eixe moment, ya que comercialisaven els seus dissenys en ciutats i pobles. El disseny de la cordonera superior com una corda d'arc va caure en desgràcia per la falta de durabilitat, i va donar pas al disseny de la celosía Pratt, que era més forta. Una volta més, les companyies de ponts varen comercialisar els seus dissenys, en l'empresa «Wrought Iron Bridge Company» al cap. A mida que les décades de 1880 i 1890 progressaven, l'acer va començar a reemplaçar al ferro forjat com a material preferit. Es varen usar atres dissenys de celosías en eixe moment, inclosa la de joroba de camello. En la década de 1910, molts estats varen desenrollar plans estàndart de ponts en celosía, inclosos els ponts en celosía tipo "pony" (sense puntales superiors de conexió entre les dos celosías) Warren d'acer. A mida que alvançaven les décades de 1920 i 1930, alguns estats, com Pennsilvània, varen continuar construint ponts en celosía d'acer, inclosos massius ponts per a llarcs vans. Atres estats, com Míchigan, varen elegir en canvi com a ponts estàndar els de voltons i jácenas de formigó i solament varen construir una cantitat llimitada de ponts en celosía.