Hispanopedia WikiA truss bridge is a bridge whose load-bearing superstructure is composed of a truss, a structure of connected elements, usually forming triangular units. The connected elements, typically straight, may be stressed from tension, compression, or sometimes both in response to dynamic loads. There are several types of truss bridges, including some with simple designs that were among the first bridges designed in the 19th and early 20th centuries. A truss bridge is economical to construct primarily because it uses materials efficiently.
Design
The nature of a truss allows the analysis of its structure using a few assumptions and the application of Newton's laws of motion according to the branch of physics known as statics. For purposes of analysis, trusses are assumed to be pin-jointed where the straight components meet, meaning that taken alone, every joint on the structure is functionally considered to be a flexible joint as opposed to a rigid joint with the strength to maintain its shape, and the resulting shape and strength of the structure are only maintained by the interlocking of the components. This assumption means that members of the truss (chords, verticals, and diagonals) will act only in tension or compression. A more complex analysis is required where rigid joints impose significant bending loads upon the elements, as in a Vierendeel truss.
En el puente ilustrado en el recuadro superior, los elementos verticales están sometidos a tensión, los horizontales inferiores a tensión, cortante y flexión, los diagonales exteriores y los superiores a compresión, mientras que las diagonales interiores están sometidas a tensión. El elemento vertical central estabiliza el elemento superior sometido a compresión, evitando su pandeo . Si el elemento superior es suficientemente rígido, este elemento vertical puede eliminarse. Si la cuerda inferior (un elemento horizontal de una celosía) es suficientemente resistente a la flexión y al cortante, los elementos verticales exteriores pueden eliminarse, pero con refuerzo adicional en otros elementos para compensar. La capacidad de distribuir las fuerzas de diversas maneras ha dado lugar a una gran variedad de tipos de puentes de celosía. Algunos tipos pueden ser más ventajosos cuando se utiliza madera para elementos de compresión, mientras que otros pueden ser más fáciles de erigir en determinadas condiciones del terreno, o cuando el equilibrio entre los costes de mano de obra, maquinaria y materiales presenta ciertas proporciones favorables.
La inclusión de los elementos mostrados responde principalmente a una decisión de ingeniería basada en criterios económicos, buscando un equilibrio entre los costos de las materias primas, la fabricación externa, el transporte de componentes, el montaje in situ, la disponibilidad de maquinaria y el costo de la mano de obra. En otros casos, la apariencia de la estructura puede adquirir mayor importancia e influir en las decisiones de diseño más allá de meras cuestiones económicas. Materiales modernos como el hormigón pretensado y métodos de fabricación como la soldadura automatizada , así como la fluctuación del precio del acero en relación con el de la mano de obra, han influido significativamente en el diseño de los puentes modernos.
Puentes modelo
Una celosía pura puede representarse como una estructura articulada, donde las únicas fuerzas que actúan sobre sus elementos son la tensión o la compresión, no la flexión. Esto se utiliza en la enseñanza de la estática mediante la construcción de puentes modelo con espaguetis . Los espaguetis son frágiles y, aunque pueden soportar una tensión moderada, se rompen fácilmente al doblarlos. Un puente modelo de espaguetis demuestra, por lo tanto, cómo una estructura de celosía puede generar una estructura completa y resistente a partir de elementos individualmente débiles.
Estados Unidos
En Estados Unidos , debido a la abundancia de madera, los primeros puentes de celosía solían emplear vigas cuidadosamente ajustadas para los elementos sometidos a compresión y barras de hierro para los elementos de tensión , generalmente construidos como puentes cubiertos para proteger la estructura. En 1820, se patentó una forma sencilla de celosía, la celosía de Town , que tenía la ventaja de no requerir mano de obra especializada ni grandes cantidades de metal. Se construyeron pocos puentes de celosía de hierro en Estados Unidos antes de 1850.
Los puentes de celosía se convirtieron en un tipo común de puente construido desde la década de 1870 hasta la de 1930. Aún se conservan ejemplos de estos puentes en Estados Unidos, pero su número está disminuyendo rápidamente a medida que son demolidos y reemplazados por nuevas estructuras. A medida que el metal comenzó a sustituir gradualmente a la madera, los puentes de hierro forjado en Estados Unidos comenzaron a construirse a gran escala en la década de 1870. Los puentes de celosía de cuerda arqueada eran un diseño común durante este período, con sus cuerdas superiores arqueadas. Empresas como Massillon Bridge Company de Massillon, Ohio , y King Bridge Company de Cleveland , se hicieron muy conocidas al comercializar sus diseños a ciudades y municipios.
El diseño de celosía de cuerda arqueada cayó en desuso debido a su falta de durabilidad y fue reemplazado por el diseño de celosía Pratt, que era más resistente. Nuevamente, las empresas constructoras de puentes comercializaron sus diseños, con la Wrought Iron Bridge Company a la cabeza. A medida que avanzaban las décadas de 1880 y 1890, el acero comenzó a sustituir al hierro forjado como material preferido. Durante este período se utilizaron otros diseños de celosía, como la de lomo de camello. Para la década de 1910, muchos estados desarrollaron puentes de celosía de planta estándar, incluidos los puentes de celosía Warren de acero.
En las décadas de 1920 y 1930, Pensilvania y varios estados continuaron construyendo puentes de celosía de acero, utilizando enormes puentes de celosía de acero para tramos largos. Otros estados, como Michigan , utilizaron puentes de vigas y viguetas de hormigón de diseño estándar, y solo se construyó un número limitado de puentes de celosía.
Tipos de mazo
La cercha puede llevar su tablero en la parte superior, en el medio o en la parte inferior de la misma. Los puentes con el tablero en la parte superior o inferior son los más comunes, ya que esto permite rigidizar tanto la parte superior como la inferior, formando una cercha de caja . Cuando el tablero está sobre la cercha, se denomina cercha de tablero ; un ejemplo de esto fue el puente I-35W sobre el río Misisipi . Cuando los elementos de la cercha están tanto por encima como por debajo del tablero, se denomina cercha pasante ; un ejemplo de esto es el Pulaski Skyway , y cuando los laterales se extienden por encima de la calzada pero no están conectados, se denomina cercha pony o cercha semipasante .
En ocasiones, tanto los cordones superior como inferior soportan los tableros, formando un puente de celosía de doble tablero . Esto puede utilizarse para separar el tráfico ferroviario del tráfico rodado o para separar los dos sentidos de circulación.
Dado que los puentes de celosía tienen soportes ubicados sobre el tablero, son susceptibles a ser impactados por cargas excesivas cuando se utilizan en autopistas. El puente I-5 sobre el río Skagit colapsó tras un impacto de este tipo; antes del colapso, incidentes similares habían sido comunes y habían requerido reparaciones frecuentes. [ 2 ]
Galería
Estructura Pratt de celosía del antiguo ferrocarril Seaboard Air Line , ubicado cerca de Willow, Florida ; abandonado desde mediados de la década de 1980.
Puente ferroviario de celosía sobre el canal Erie en Lockport, Nueva York.
El puente General Hertzog de cuatro tramos con estructura de celosía sobre el río Orange en Aliwal North soporta el tráfico vehicular.
El puente de celosía sobre el río Skagit en la Interestatal 5 se derrumbó después de que un camión que pasaba impactara contra un soporte superior.
Antiguo puente de celosía sobre el río San Jacinto en Humble, Texas.
Puente de celosía tipo pony de hormigón armado
El puente Sky Gate R del aeropuerto internacional de Kansai , en Osaka , Japón, es el puente de celosía de doble nivel más largo del mundo. Cuenta con tres carriles para el tráfico de automóviles en la parte superior y dos para el ferrocarril en la inferior, distribuidos en nueve tramos de celosía.
Puente ferroviario de celosía sobre el río Trinity cerca de Goodrich, Texas.
El puente Hart, que cruza el río St. Johns en Jacksonville, Florida , es un puente de celosía continuo en voladizo que combina una calzada suspendida en el tramo principal de 332 metros (1088 pies) y calzadas de celosía en los tramos de acceso adyacentes.
Puente de celosía Warren Pony Truss de Chevelon Creek, Chevelon Creek, condado de Navajo, Arizona, construido en 1913.
Vista lateral del puente ferroviario de celosía de hierro sobre el río Mura en Mursko Središće , Croacia.
Puente levadizo de celosía ferroviaria sobre Buffalo Bayou—Houston
Múltiples tramos
Los puentes de celosía con más de un tramo pueden ser de celosía continua o de celosía simple. En el diseño de celosía simple, cada tramo se apoya únicamente en sus extremos y es totalmente independiente de los tramos adyacentes. Cada tramo debe soportar completamente el peso de los vehículos que circulan sobre él (la carga viva ).
En contraste, una celosía continua funciona como una única estructura rígida sobre múltiples apoyos. Esto significa que la carga viva en un tramo es soportada parcialmente por los otros tramos y, en consecuencia, es posible usar menos material en la celosía. [ 3 ] : 168 Los puentes de celosía continua no eran muy comunes antes de mediados del siglo XX porque son estáticamente indeterminados , lo que hace que sean difíciles de diseñar sin el uso de computadoras .
Un puente de celosía de varios tramos también puede construirse utilizando tramos en voladizo , que se apoyan en un solo extremo en lugar de en ambos, como otros tipos de celosías. A diferencia de una celosía continua, una celosía en voladizo no necesita estar conectada rígidamente, ni siquiera en absoluto, en el centro. [ 3 ] : 169–170 Muchos puentes en voladizo, como el Puente de Quebec que se muestra a continuación, tienen dos tramos en voladizo que soportan una celosía simple en el centro. El puente permanecería en pie si se retirara la sección de celosía simple.
El puente Vivekananda Setu , un puente de celosía simple de varios tramos sobre el río Hooghly en Calcuta , India.
Un puente de celosía continua , el puente Kingston-Rhinecliff sobre el río Hudson en Nueva York , Estados Unidos.
Tipos de cerchas
Los puentes son los ejemplos más conocidos del uso de estructuras de celosía. Existen muchos tipos, [ 4 ] algunos de ellos con cientos de años de antigüedad. A continuación se muestran algunos de los diseños más comunes.
Cercha Allan
La celosía Allan , diseñada por Percy Allan , se basa en parte en la celosía Howe . La primera celosía Allan se completó el 13 de agosto de 1894 sobre Glennies Creek en Camberwell, Nueva Gales del Sur, y el último puente de celosía Allan se construyó sobre Mill Creek cerca de Wisemans Ferry en 1929. [ 5 ] [ 6 ] Completado en marzo de 1895, el puente Tharwa ubicado en Tharwa, Territorio de la Capital Australiana , fue el segundo puente de celosía Allan que se construyó, el puente más antiguo que sobrevive en el Territorio de la Capital Australiana y el puente de celosía Allan más antiguo y de uso continuo más largo. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Completado en noviembre de 1895, el puente Hampden en Wagga Wagga, Nueva Gales del Sur , Australia, el primero de los puentes de celosía Allan con arriostramiento superior, fue diseñado originalmente como un puente de acero, pero se construyó con madera para reducir costos. [ 10 ] En su diseño, Allan utilizó eucalipto de corteza de hierro australiano por su resistencia. [ 11 ] Un puente similar también diseñado por Percy Allen es el Puente Victoria en Prince Street, Picton, Nueva Gales del Sur . Construido también con eucalipto de corteza de hierro, el puente todavía se utiliza hoy en día para peatones y tráfico ligero. [ 12 ]
Cercha Bailey
La cercha Bailey fue diseñada por los británicos entre 1940 y 1941 para uso militar durante la Segunda Guerra Mundial. Un conjunto de componentes modulares prefabricados se podía combinar de forma rápida y sencilla en tierra, creando diversas configuraciones que se adaptaban a las necesidades del lugar y permitían el despliegue rápido de las cerchas terminadas. En la imagen, se observa el uso de pares de cerchas dobles para adaptarse a la luz y a los requisitos de carga. En otras aplicaciones, las cerchas se pueden apilar verticalmente y duplicar según sea necesario.
Cercha de Baltimore
La cercha Baltimore es una subclase de la cercha Pratt. Una cercha Baltimore tiene arriostramiento adicional en la sección inferior para evitar el pandeo de los elementos a compresión y controlar la deflexión. Se utiliza principalmente en puentes ferroviarios, donde se aprecia un diseño sencillo y muy resistente. En la cercha Pratt, la intersección de los montantes verticales y los elementos horizontales inferiores a tensión se utiliza para anclar los apoyos de las vigas de tramo corto bajo las vías (entre otras cosas). Con la cercha Baltimore, existen casi el doble de puntos para que esto ocurra, ya que los montantes verticales cortos también se utilizan para anclar los apoyos. Por lo tanto, las vigas de tramo corto pueden ser más ligeras debido a su menor longitud. Un buen ejemplo de la cercha Baltimore es el puente Amtrak Old Saybrook-Old Lyme en Connecticut , Estados Unidos.
Cercha Bollman
El puente ferroviario de celosía Bollman en Savage, Maryland , Estados Unidos, es el único ejemplo que se conserva de un diseño revolucionario en la historia de la ingeniería de puentes estadounidense. Este tipo de puente recibió su nombre de su inventor, Wendel Bollman , un ingeniero autodidacta de Baltimore . Fue el primer diseño de puente totalmente metálico (patentado en 1852) que se adoptó y utilizó de forma consistente en una línea ferroviaria. El diseño emplea elementos de tensión de hierro forjado y elementos de compresión de hierro fundido . El uso de múltiples elementos de tensión independientes reduce la probabilidad de una falla catastrófica. Además, la estructura era fácil de ensamblar.
El puente Wells Creek Bollman es el único otro puente diseñado por Wendel Bollman que aún existe, pero tiene una configuración de celosía Warren.
Armazón de cuerda de arco
El puente de celosía de cuerda de arco fue patentado en 1841 [ 13 ] por Squire Whipple . [ 14 ] Si bien es similar en apariencia a un puente de arco atirantado , una celosía de cuerda de arco tiene elementos de carga diagonales: estas diagonales dan como resultado una estructura que se asemeja más a una celosía Parker o una celosía Pratt que a un arco verdadero .
Cercha marrón
En la cercha Brown, todos los elementos verticales están sometidos a tensión, a excepción de los postes de los extremos. Este tipo de cercha es especialmente adecuada para estructuras de madera que utilizan barras de hierro como elementos de tracción.
Cercha Brunel
Véase la estructura lenticular a continuación.
Cercha de arco Burr
Esto combina un arco con una cercha para formar una estructura a la vez fuerte y rígida.
Cercha en voladizo
La mayoría de las cerchas tienen la cuerda inferior sometida a tensión y la superior a compresión. En una cercha en voladizo, la situación se invierte, al menos en una parte del tramo. El puente típico de cercha en voladizo es una "cercha en voladizo equilibrada", lo que permite que la construcción avance hacia afuera desde un larguero vertical central en cada dirección. Generalmente, estas se construyen en pares hasta que las secciones exteriores se anclan a las zapatas. Si existe un hueco central, se puede rellenar elevando una cercha convencional o construyéndola in situ mediante un soporte móvil. En otro método de construcción, una mitad exterior de cada cercha equilibrada se construye sobre andamios temporales. Una vez terminadas y ancladas las mitades exteriores, se pueden construir las mitades interiores y completar la sección central como se describió anteriormente.
Cercha Fink
La celosía Fink fue diseñada por el alemán Albert Fink en 1854. Este tipo de puente fue muy popular en el ferrocarril Baltimore and Ohio . El puente alto de Appomattox, en el ferrocarril Norfolk and Western, contaba con 21 tramos de celosía Fink desde 1869 hasta su sustitución en 1886.
También existen puentes de celosía Fink invertidos, como el puente peatonal Moody en Austin, Texas.
Cercha Howe
La armadura Howe , patentada en 1840 por el constructor de molinos de Massachusetts William Howe , incluye elementos verticales y diagonales que se inclinan hacia el centro, lo opuesto a la armadura Pratt . [ 15 ] A diferencia de la armadura Pratt, los elementos diagonales del alma están en compresión y los elementos verticales del alma están en tensión. Pocos de estos puentes permanecen en pie. Algunos ejemplos son el puente Jay en Jay, Nueva York ; el puente cubierto de McConnell's Mill en Slippery Rock Township, condado de Lawrence, Pensilvania ; el puente cubierto de Sandy Creek en el condado de Jefferson, Misuri ; y el puente de Westham Island en Delta, Columbia Británica , Canadá.
Una gran cercha Howe de madera en un edificio comercial.
Jay Bridge mostrando el diseño de la cercha.
El puente de Westham Island muestra su diseño de celosía de madera.
Estructura en K
La celosía K recibe su nombre de la K que forma cada panel con el elemento vertical y dos elementos oblicuos. Algunos ejemplos son el puente ferroviario Südbrücke sobre el río Rin, en Maguncia, Alemania, [ 16 ] el puente de la I-895 (Baltimore Harbor Tunnel Thruway) en Baltimore, Maryland, el puente Long-Allen en Morgan City, Luisiana (puente de Morgan City) con tres tramos de 600 pies de longitud, y el puente Wax Lake Outlet en Calumet, Luisiana [ 17 ].
Cercha de poste central
El poste central , uno de los estilos de cercha más sencillos de implementar, consta de dos soportes angulares que se apoyan en un soporte vertical común.
Estructura reticular (Estructura reticular de Town)
Este tipo de puente utiliza una cantidad considerable de elementos ligeros, lo que facilita la construcción. Los elementos de la estructura suelen ser de madera, hierro o acero.
Estructura lenticular
Un puente de celosía lenticular incluye una celosía en forma de lente, con celosías entre una cuerda superior que funciona como un arco que se curva hacia arriba y luego hacia abajo hasta sus extremos, y una cuerda inferior (que funciona como un cable de suspensión) que se curva hacia abajo y luego hacia arriba para encontrarse en los mismos extremos. [ 19 ] Cuando los arcos se extienden por encima y por debajo de la calzada, se denomina puente de celosía lenticular tipo pony . El puente de celosía de Pauli es una variante específica de la celosía lenticular, pero los términos no son intercambiables. [ 19 ]
Un tipo de cercha lenticular consta de cordones superiores de compresión arqueados y eslabones inferiores de tensión de cadena con ojales . El puente Royal Albert de Brunel sobre el río Tamar, entre Devon y Cornwall, utiliza un único cordón superior tubular. Dado que las fuerzas horizontales de tensión y compresión están equilibradas, estas fuerzas horizontales no se transfieren a los pilones de soporte (como ocurre con la mayoría de los tipos de arco). Esto, a su vez, permite fabricar la cercha en el suelo y luego elevarla mediante gatos hidráulicos a medida que se construyen los pilones de mampostería de soporte. Esta cercha se ha utilizado en la construcción de un estadio, [ 20 ] con los cordones superiores de cerchas paralelas que soportan un techo que puede ser enrollado. El puente de Smithfield Street en Pittsburgh, Pensilvania , es otro ejemplo de este tipo.
Un ejemplo de puente de celosía lenticular tipo pony que utiliza tramos regulares de hierro es el puente Turn-of-River, diseñado y fabricado por la empresa Berlin Iron Bridge Co.
La cercha de Pauli es una variante de la cercha lenticular, «con la cuerda superior cuidadosamente moldeada para que tenga una fuerza constante a lo largo de toda la longitud de la cercha». [ 19 ] Recibe su nombre de Friedrich Augustus von Pauli , cuyo puente ferroviario de 1857 (el Großhesseloher Brücke ) cruzaba el Isar cerca de Múnich . ( Véase también Estación de Grosshesselohe Isartal ). El término cercha de Pauli no es intercambiable con el término cercha lenticular y, según Thomas Boothby, el uso informal del término ha confundido la bibliografía. [ 19 ]
El puente Royal Albert en construcción en 1859.
El antiguo puente Großhesselohe antes de 1905, diseñado por Friedrich von Pauli
Cercha larga
La cercha Long fue patentada en 1830 por Stephen Harriman Long . Fue uno de los primeros sistemas de cerchas de madera de cuerdas paralelas estadounidenses en incorporar contrafuertes ajustados con cuñas y el dimensionamiento deliberado de los elementos según tensiones calculadas en lugar de un dimensionamiento empírico uniforme. [ 21 ] [ 22 ]
La cercha consta de cordones de madera paralelos, postes verticales y tirantes diagonales apretados a compresión mediante cuñas ajustables en las uniones. A diferencia de la cercha Howe posterior , que empleaba barras de tensión verticales de hierro y conexiones articuladas definidas mecánicamente, la cercha Long dependía completamente de elementos de madera y la transferencia de fuerza a través de apoyos en uniones con hombros. [ 23 ]
Históricamente, la celosía Long representa una etapa de transición en la ingeniería de puentes estadounidense entre los sistemas de madera de proporciones empíricas, como la celosía Town , y las celosías híbridas de madera y hierro que surgieron en la década de 1840. [ 24 ] Los ejemplos que aún se conservan están documentados en el Registro Histórico de Ingeniería Estadounidense y siguen siendo una parte importante de los estudios sobre la preservación de los primeros puentes cubiertos. [ 25 ]
Armazón Parker (tipo joroba de camello)
Un puente de celosía Parker es un diseño de celosía Pratt con una cuerda superior poligonal. Un puente de celosía tipo "camelback" es un subtipo del Parker, donde la cuerda superior consta de exactamente cinco segmentos. Un ejemplo de celosía Parker es el Puente Traffic en Saskatoon , Canadá. Un ejemplo de celosía tipo camelback es el Puente Woolsey cerca de Woolsey, Arkansas .
Cercha de perdiz
Diseñado y patentado en 1872 por Reuben Partridge , después de que los diseños locales de puentes demostraran ser ineficaces contra el tráfico rodado y las fuertes lluvias. [ 26 ] Se convirtió en el estándar para los puentes cubiertos construidos en el centro de Ohio a finales del siglo XIX y principios del XX.
Estructura Pegram
La cercha Pegram es un híbrido entre las cerchas Warren y Parker, donde las cuerdas superiores tienen la misma longitud y las inferiores son más largas que la correspondiente cuerda superior. Debido a esta diferencia en la longitud de las cuerdas superiores e inferiores, cada panel no es cuadrado. Los elementos que serían verticales en una cercha Parker varían desde casi verticales en el centro del tramo hasta diagonales cerca de cada extremo, de forma similar a una cercha Warren. George H. Pegram , ingeniero jefe de Edge Moor Iron Company en Wilmington, Delaware , patentó este diseño de cercha en 1885. [ 27 ]
La celosía Pegram consiste en un diseño tipo Parker con los postes verticales inclinados hacia el centro en un ángulo de entre 60 y 75°. El ángulo variable de los postes y la longitud constante de la cuerda permitieron reciclar el acero de los puentes existentes para construir un nuevo tramo utilizando el diseño de la celosía Pegram. Este diseño también facilitó el reensamblaje y permitió ajustar el puente a diferentes longitudes de tramo. Se conocen doce puentes con celosía Pegram en los Estados Unidos: siete en Idaho , dos en Kansas y uno en California , Washington y Utah , respectivamente .
Cercha de Pensilvania (Petit)
La cercha Pennsylvania (Petit) es una variación de la cercha Pratt . [ 28 ] La cercha Pratt incluye elementos diagonales arriostrados en todos los paneles; la cercha Pennsylvania añade a este diseño puntales o tirantes de media longitud en la parte superior, inferior o ambas partes de los paneles. Recibe su nombre del Ferrocarril de Pensilvania , pionero en este diseño. Se utilizó en cientos de puentes en Estados Unidos, pero cayó en desuso en la década de 1930 y quedan muy pocos ejemplos de este diseño. [ 29 ] Ejemplos de este tipo de celosía incluyen el puente Lower Trenton en Trenton, Nueva Jersey , el puente de Fort Wayne Street en Goshen, Indiana , el puente Schell en Northfield, Massachusetts , el puente de plano inclinado en Johnstown, Pensilvania , el puente de peaje Easton-Phillipsburg en Easton, Pensilvania , el puente ferroviario Boston and Maine Connecticut River en Brattleboro, Vermont , el puente Metropolis en Metropolis, Illinois y el puente conmemorativo Healdsburg en Healdsburg, California .
Cercha de postes
Una cercha Post es un híbrido entre una cercha Warren y una cercha Pratt de doble intersección. Inventada en 1863 por Simeon S. Post, a veces se la denomina cercha patentada Post, aunque nunca recibió una patente para ella. [ 30 ] El puente Ponakin y el puente Bell Ford son dos ejemplos de esta cercha.
Estructura Pratt
Una cercha Pratt incluye elementos verticales y diagonales que se inclinan hacia el centro, lo opuesto a la cercha Howe . [ 15 ] Las diagonales interiores están sometidas a tensión bajo cargas equilibradas y los elementos verticales a compresión. Si se utilizan elementos de tensión pura (como barras de ojo ) en las diagonales, entonces pueden ser necesarios elementos transversales cerca del centro para soportar cargas vivas concentradas a medida que recorren el tramo. Se puede subdividir, creando patrones en forma de Y y K. La cercha Pratt fue inventada en 1844 por Thomas y Caleb Pratt. [ 31 ] [ 32 ] Esta cercha es práctica para su uso con tramos de hasta 250 pies (76 m) y fue una configuración común para puentes ferroviarios cuando los puentes de celosía pasaron de la madera al metal. Son puentes estáticamente determinados , que se prestan bien a tramos largos. Fueron comunes en los Estados Unidos entre 1844 y principios del siglo XX. [ 32 ]
Ejemplos de puentes de celosía Pratt son el Puente del Gobernador en Maryland ; [ 32 ] el Puente RR de Hayden en Springfield, Oregón , construido en 1882; el Puente Alto del Río Dearborn cerca de Augusta, Montana, construido en 1897; y el Puente Fair Oaks en Fair Oaks, California , construido entre 1907 y 1909.
El puente Scenic Bridge, cerca de Tarkio, Montana , es un ejemplo de puente de celosía tipo Pratt, donde la calzada se encuentra sobre la estructura de celosía.
Cercha de poste central
La cercha de postes de reina , a veces llamada "poste de reina" o "poste de reina", es similar a una cercha de postes de rey en que los apoyos exteriores están inclinados hacia el centro de la estructura. La principal diferencia radica en la extensión horizontal en el centro, que se basa en la acción de viga para proporcionar estabilidad mecánica. Este tipo de cercha solo es adecuado para tramos relativamente cortos. [ 33 ]
Cercha Smith
La cercha Smith , patentada por Robert W. Smith el 16 de julio de 1867, [ 34 ] tiene principalmente soportes diagonales entrecruzados. La compañía de Smith utilizó muchas variaciones de este patrón en los puentes cubiertos de madera que construyó.
La Pacific Bridge Company de Alameda, California, fue una de las primeras fabricantes de kits de puentes basados en el diseño de Smith. Estos kits prefabricados estaban diseñados para ensamblarse en el lugar de la obra y la mayoría estaban cubiertos. Uno de los kits de puentes de celosía, vendido en 1871 a la California Powder Works cerca de Santa Cruz, California, todavía se utiliza.
Si bien casi todos los puentes construidos en el siglo XIX en el área del condado de Jackson, Ohio , utilizaban el diseño de celosía Smith, el puente cubierto de Johnson Road es el último ejemplo conocido que se conserva en el estado. [ 35 ]
Cercha Thacher
La cercha Thacher [ 36 ] combina algunas de las características de una cercha Pratt con diagonales bajo tensión y de una cercha Howe con diagonales bajo compresión, lo cual es poco común.
Arco de celosía
Un arco de celosía puede contener todas las fuerzas horizontales dentro del propio arco, o bien puede ser un arco de empuje compuesto por una celosía o por dos secciones arqueadas articuladas en el vértice. Esta última forma es común cuando el puente se construye con segmentos en voladizo a cada lado, como en el puente Navajo .
Estructura Vierendeel
La cercha Vierendeel , a diferencia de las cerchas articuladas comunes, impone importantes fuerzas de flexión en sus elementos, lo que permite eliminar muchos elementos diagonales. Se trata de una estructura cuyos elementos no están triangulados, sino que forman aberturas rectangulares, y es un pórtico con uniones fijas capaces de transferir y resistir momentos flectores. Si bien es poco común como tipo de puente debido a su mayor costo en comparación con una cercha triangulada, se emplea comúnmente en la construcción moderna, ya que permite la resolución de las fuerzas cortantes brutas sobre los elementos del pórtico, manteniendo al mismo tiempo aberturas rectangulares entre columnas. Esto resulta ventajoso tanto por la flexibilidad en el uso del espacio del edificio como por la libertad en la selección del muro cortina exterior , lo que influye en los aspectos de estilo tanto interiores como exteriores.
Cercha Waddell
Patentada en 1894 ( patente estadounidense 529,220 ); su sencillez facilita su montaje en obra. Estaba destinada a ser utilizada como puente ferroviario.
Un ejemplo de ello fue el puente de celosía Waddell "A" en Parkville, Missouri .
Cercha Warren
La cercha Warren fue patentada en 1848 por James Warren y Willoughby Theobald Monzani, y consta de elementos longitudinales unidos únicamente por travesaños angulares, formando espacios con forma de triángulo equilátero invertido alternativamente a lo largo de su longitud, asegurando que ningún puntal , viga o tirante individual esté sujeto a fuerzas de flexión o torsión, sino solo a tensión o compresión. Las cargas en las diagonales alternan entre compresión y tensión a medida que se acercan al centro, sin elementos verticales, mientras que los elementos cercanos al centro deben soportar tanto tensión como compresión en respuesta a las cargas vivas. Esta configuración combina resistencia con economía de materiales y, por lo tanto, puede ser relativamente ligera. Al tener las vigas de igual longitud, es ideal para su uso en puentes modulares prefabricados. Representa una mejora con respecto a la cercha Neville, que utiliza una configuración de espaciado de triángulos isósceles .
Cercha Whipple
Una cercha Whipple , que recibe su nombre de su inventor, Squire Whipple , se considera generalmente una subclase de la cercha Pratt porque sus elementos diagonales están diseñados para trabajar a tensión. La característica principal de una cercha Whipple es que sus elementos de tensión son alargados, generalmente delgados y con un ángulo poco pronunciado, y atraviesan dos o más tramos (secciones rectangulares definidas por los elementos verticales). Un ejemplo de la cercha Whipple de doble intersección es el puente L-158 en Golden Bridge, Nueva York .
Cercha Wichert
La cercha Wichert es un tipo modificado de cercha continua que es estáticamente determinada y ayuda a evitar algunas de las otras deficiencias de las cerchas continuas. [ 37 ] Fue patentada en 1930 por el ingeniero civil Edward Martin Wichert (1883–1955), con sede en Pittsburgh . [ 38 ] [ 39 ]
La característica distintiva de este tipo de celosía es una sección articulada en forma de cometa sobre cada soporte intermedio. Solo se construyeron alrededor de diez puentes de celosía Wichert, principalmente en Pensilvania y Maryland. De estos, uno de los más conocidos es el puente Homestead Grays en Pittsburgh. [ 40 ]
Video
Conduciendo por un puente de celosía: El video muestra la perspectiva desde la carretera de un puente de celosía que cruza el río Willamette en Harrisburg, Oregón . El puente cuenta con tres tramos de celosía Parker simplemente apoyados.
Referencias
- Registro Histórico de Ingeniería Estadounidense (1976). "Cerchas: Un estudio del Registro Histórico de Ingeniería Estadounidense" (PDF) . Servicio de Parques Nacionales . Consultado el 31 de diciembre de 2024 .
Notas a pie de página
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Enlaces externos
- Puentes históricos de Michigan y otros lugares : en este sitio web informativo, centrado principalmente en puentes de celosía, encontrará numerosas fotografías de este tipo de puentes.
- Puentes históricos de Iowa : una lista ilustrada de los diferentes tipos de puentes arquitectónicos que se encuentran en Iowa, EE. UU. Muchos de ellos son puentes de celosía.
- Puentes históricos de EE. UU .: una enorme base de datos de puentes históricos. Aquí se enumeran más de 17.400 puentes de celosía.
- Puentes de hierro y acero antiguos de Ohio . Un inventario exhaustivo de todos los puentes de celosía que aún se conservan en Ohio. Incluye mapas, fotografías y solicita la colaboración de los visitantes para identificar los puentes que aún existen o que han sido demolidos.
- Compañía de Puentes Matsuo: Tipos de puentes – De celosía
- Plan de gestión de puentes históricos en Virginia: Actualización de 2017 — Plan del Departamento de Transporte de Virginia para la gestión de sus puentes históricos, incluidos los puentes de celosía metálica. La actualización incluye secciones sobre los resultados de estudios como "Cuestiones generales relativas a los puentes metálicos y de celosía metálica (incluida su vida útil potencial)", "Cuestiones de recubrimientos para puentes de celosía metálica: pintura, metalización y galvanizado" y "Capacidad de los puentes de celosía y potencial de sobrecarga".
- structurae.de La base de datos Structurae sobre puentes.
- Puentes de celosía
- Puentes por tipo estructural