Comparativa de 5 tipos de celosías

Hola.

Hoy cambiaré totalmente de temática y hablaré de estructuras. Es un campo mucho más trabajado y explicado en Internet, sobre todo por expertos en estructuras. Yo no puedo y no quiero competir con ellos, pero sí creo que hay hueco para un análisis que hice en su momento en la asignatura del Tipología de estructuras – ya extinta – de la ETSICCP de Coruña, del Dr. S. Hernández.

Imaginemos que necesitamos proyectar pasarela de 60 metros. Una de las opciones más rápidas y baratas de resolver el problema es mediante una celosía metálica. Las cargas que voy a usar no son acordes a la normativa, simplemente es para ver los diferentes comportamientos. La sección tipo de las barras será la misma para todas:

sección

  • Módulo elástico E =2.1 x 10^8 KN/m2
  • Coeficiente de Poisson = 0.3
  • Densidad del acero 77 KN/m3
  • Límite elástico del acero = 355 Mpa
  • Área de la sección = 0.0144 m2
  • 20 KN de carga cada 6 metros.

Los 5 tipos a comparar son:

Celosía con cruces de San Andrés

Celosía tipo Long (Cruces de san Andrés).

Celosía tipo Howe

Celosía tipo Howe

Celosía tipo Pratt

Celosía tipo Pratt

Celosía tipo Vierendeel

Celosía tipo Vierendeel

Celosía con arriostramiento en K

Celosía con arriostramiento en K

Las estructuras con nudos rígidos se deforman tal que así:deformada

Se ve perfectamente que la viga Vierendeel es la que peor se comporta. Esto sucede porque no está triangulada, y la deformación de los rectángulos es mucho mayor que la de los triángulos en las otras. La flecha  es 10 veces mayor que en el resto. Aproximadamente del orden de Luz/100, que en principio no está del todo mal. Las otras son menores que Luz/1000.

Si dibujamos los esfuerzos axiles vemos que en la tipo Long y en la celosía con arriostramiento en K son mayores, aunque no tienen una flecha tanto menor para justificarlos. El peso propio de esas barras juega en su contra.

Esfuerzos axiles

Esfuerzos axiles

Esfuerzos axiles

Esfuerzos axiles

Los resultados  para analizar y discutir son los siguientes:resultados

Las celosías Pratt y Howe tienen la misma cantidad de acero, el mismo peso y el mismo trabajo de montaje. El comportamiento estructural se ve que es similar. La única diferencia es que las barras diagonales en la Pratt están a compresión y en la Howe a tracción, lo cual es más adecuado frente al pandeo en las barras más largas de la estructura.

La viga Long, con cruces de San Andrés no funciona mejor que la Pratt y la Howe, y sin embargo necesita más material, más horas de montaje y tiene más peso propio. No parece la alternativa más adecuada.

La viga con arriostramientos en K tiene también un comportamiento similar a la Howe, pero sigue necesitando más barras, más trabajo (mayor coste)  y más peso.

La viga más apropiada en este caso es la Howe, sin duda. Como se ve en el cuadro anterior, todas las vigas están lejos del límite elástico del material, así que podría reducirse en principio el espesor de la chapa o el canto de la viga cuadrada, siempre que cumplan los requerimientos de la normativa frente a abolladuras y demás. Además, lo lógico sería que los montantes y los cordones tuviesen  porque no sufren las mismas solicitaciones.

El resultado es prácticamente idéntico ( variaciones < 5% ) usando nudos rígidos o articulados porque las cargas puntuales se encuentran en los nudos, y la única flexión que aparece en las barras es la debida al peso propio.  Así hay momentos de 5, 6 ó 7 mKN en las rígidas ( concretamente en los montantes extremos) y nulos en las articuladas, pero las tensiones no varían gran cosa, que es lo importante.

 Un saludo.

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5 pensamientos en “Comparativa de 5 tipos de celosías

  1. este trabajo esta mal hecho, aver si lo chekean y dejan de publicar estupideces dice:

    esta mal

  2. m64k dice:

    solo se cambiaron los nombres de la howe y la pratt, al comienzo, pero el analisis es correcto, y de hecho la howe resulta mejor, pss eso es logica.

  3. David dice:

    Buen blog, me ha servido para recordar cosas que ya se iban olvidando.
    Perfecto si corriges y permutas el error Pratt/Howe.
    Como comentan, la celosía más conveniente para evitar pandeo en diagonales es la Pratt, en la que las mismas trabajan a tracción. En la tipo Howe trabajan a compresión (más conveniente p. ej. para estructuras mixtas).
    Saludos.

  4. Darío Rodríguez dice:

    Hola, quisiera pedir la opinion de ustedes ya que no soy estudiante de ingenieria y me dificulta mucho los calculos. Estoy por construir una viga de 10m por 0.40m h. Los perfiles de cordon superior e inferior son tipo u 70x40x2mm y diagonales y montantes de 68x40x2mm. La pregunta es: 1 estan bien las medidas de los perfiles 2 se pueden diponer las diagonales a 60° respecto al cordon infeerior? El techo es de chapa. Gracias desde ya

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