Un truss es una estructura que se utiliza con mucha frecuencia en la ingeniería civil., como puentes, edificios de acero, torres y estructuras de techo (como se ve en la imagen de abajo). También aparecen en muchas estructuras mecánicas y aeroespaciales como las grúas., plataformas costa afuera, estructuras espaciales, y así.

Armadura de techo de madera

Las cerchas consisten en miembros rectos que están conectados entre sí en los dos extremos de cada miembro. Todos los miembros de una estructura de celosía están conectados entre sí con uniones de pasador, de tal manera que para el propósito del diseño de estas estructuras asumimos que las juntas no pueden soportar o resistir ningún momento.

Típicamente, las conexiones de unión se forman atornillando o soldando los miembros de los extremos juntos a una placa común, llamado placa de refuerzo (en la foto de abajo). Se supone que todas las cargas externas que actúan sobre una armadura actúan solo en las juntas, y por lo tanto, todos los miembros de un truss son miembros de dos fuerzas. Los miembros individuales no están sujetos a momentos de flexión y fuerzas cortantes, sino que solo están sujetos a fuerzas axiales que son de compresión o tensión..

Generalmente, las cerchas están hechas de acero, madera y muy raramente de hormigón y aluminio.

Cartela

¿Por qué son tan eficientes en tramos largos??

1. Los sistemas de truss transfieren fuerzas axialmente

Las cerchas son mucho más adecuadas en tramos largos que en vigas sólidas debido a la dirección y el tipo de fuerza que contienen.. Como se mencionó, Los miembros de la armadura están conectados a través de uniones de pasador, lo que significa que hay sin fuerzas internas de corte y momento, y las fuerzas se aplican axialmente al miembro.

Considere un techo inclinado, con cargas puntuales aplicadas a lo largo del tramo (modelado usando SkyCiv's gratis Calculadora de Armadura):

Estas cargas puntuales se transfieren a fuerzas axiales internas sobre el miembro., con poco o ningún momento o cizallamiento interno:

Fuerzas internas después del análisis estático lineal, también analizado en SkyCiv Calculadora de Armadura

2. Los miembros son más fuertes axialmente

El hecho de que las fuerzas en cada miembro de la cercha sean axiales es la clave para la eficiencia de una cercha en tramos largos.. En un miembro cargado axialmente, la fuerza es llevada igualmente por cada parte del miembro - no se desperdicia material. Contrasta esto con una viga. Cuando cargamos una viga en el centro, el estrés es mucho mayor allí que en cualquier otro lugar - las tensiones se concentran. El material alejado del centro simplemente no está haciendo tanto trabajo, reduciendo la eficiencia de la estructura y haciéndola más pesada:

Truss eficiente

Alternativamente, en una estructura de celosía las fuerzas son axiales. Esto significa, que cada miembro de la cercha tiene la misma intensidad de fuerza axial en todo el miembro (compresión o tensión uniforme). Por lo tanto, la fuerza y ​​las tensiones se distribuyen a lo largo de todo el miembro. Debido a esto, los miembros de la armadura pueden ser más ligeros, y aún tendrá una mayor capacidad de carga y secciones transversales utilizadas de manera más eficiente.

Miembro con carga axial de eficiencia de truss

Generalmente, la eficiencia general de un truss se optimiza utilizando menos material en los cordones y más en los elementos de arriostramiento. Esto es particularmente más útil en vanos más largos que en alternativas como vigas de hormigón o hormigón pretensado.. Los miembros de la armadura pueden permanecer livianos y el uso de material se puede reducir mediante el uso de un sistema de miembros de acero en una sección de concreto grande. Los miembros de la viga tienden a combarse cuando se cargan y son más sensibles a los aumentos de luz que al requisito de una mayor resistencia.

Diseños alternativos

Hormigón pretensado es una estructura alternativa para estructuras de gran luz. Aunque es una estructura más sencilla, es mucho menos eficiente que un truss. Los miembros de hormigón pretensado deben soportar una enorme tensión de flexión, y solo empeora a medida que aumenta el lapso. Entonces, cuanto más largo sea el lapso, cuanto más concreto se requiera.

Puentes atirantados Un diseño eficaz para vanos largos, Sin embargo, todavía requieren un gran uso de material para soportar los cables.. Los cables son tan eficientes como los miembros de la armadura, ya que transfieren fuerza en tensión, Sin embargo, la estructura externa para soportar este sistema puede ser ineficiente y pesada..

3. Resumen

Las cerchas se utilizan generalmente como estructuras de techos de edificios de grandes luces y también en puentes., torres, grúas y pasarelas. Tienen mayor capacidad de carga y secciones transversales utilizadas de manera más eficiente.

Esto se debe a que sus conexiones con pasadores transfieren fuerzas axialmente y hay muy poco momento flector y fuerzas cortantes en los miembros.. Los miembros son más eficientes para transportar cargas axiales ya que las tensiones se distribuyen uniformemente, en lugar de cargas transversales que se concentran. Esta combinación hace que los sistemas de truss sean más eficientes que las alternativas de un solo miembro. (ej. hormigón pretensado).

Las cerchas permiten a los ingenieros crear grandes espacios abiertos con menos materiales. El uso de menos materiales también permite a los contratistas construir de forma económica. Siéntase libre de comenzar a modelar o diseñar su estructura de truss usando SkyCiv's Free Calculadora de vigas de techo o cerchas.