Índice
- O que é uma treliça
- Componentes de treliça e terminologia
- Benefícios de uma treliça
- Tipos de Treliças
- Calculadora Truss grátis
Definição de uma treliça: O que é uma treliça?
Em engenharia estrutural, uma treliça é um importante tipo de estrutura caracterizada por um sistema triangulado de membros. Esses membros são estruturados e conectados de forma que só tem forças axiais. Os membros de uma treliça são considerados membros de duas forças porque as forças são aplicadas apenas em cada extremidade do membro, resultando em uma força de compressão ou tensão. Treliças são comumente usadas em projetos de pontes devido à sua capacidade de percorrer longas distâncias com eficiência. Aqui está um exemplo de um projeto típico de treliça:
Componentes de treliça e terminologia
Treliças normalmente seguem uma estrutura bastante geral e comum, composto por vários componentes. Abaixo está uma lista das partes relevantes de uma treliça:
- (1) Banzo superior – a viga de uma treliça que mede o comprimento da treliça
- (2) Banzo inferior – a viga inferior abrangendo o comprimento da treliça
- (3) Diagonal – estes são os membros internos de uma treliça
- (4) Ponto de Lançamento – o ponto onde os membros inclinados (banzo superior) conecta com o banzo inferior
- (5) Ápice/Pico – ponto mais alto de uma treliça
Benefícios de uma treliça
Como já explicamos a definição de uma treliça, vamos a explorar agora seus benefícios. Quando projetado corretamente, as treliças são uma maneira eficiente de abranger longas distâncias enquanto minimizam a quantidade de material usado. Isso ocorre porque as cargas internas dos membros são induzidas axialmente (na direção do membro) na forma de compressão ou tensão. Isso significa que menos material pode ser usado, e o sistema como um todo é mais eficiente, e a força é distribuída entre vários membros.
Fonte: Calculadora de treliça de telhado
Tipos de Treliças
Um tipo de treliça apropriado deve ser escolhido para o projeto e para maximizar a eficiência da estrutura (que muitas vezes é medido na quantidade de material usado ou mão de obra). Neste artigo, veremos os vários tipos de treliças e como elas podem ajudar no seu projeto.
Aqui está a lista de tipos comuns de treliças:
- Treliça Pratt
- Warren Truss
- K Truss
- Howe Truss
- Fink Truss
- Gambrel Truss
Pratt Truss
Um Pratt Truss tem sido usado nos últimos dois séculos como um método eficaz de treliça. Os membros verticais estão em compressão, enquanto os membros diagonais estão em tensão. Isso simplifica e produz um projeto mais eficiente, uma vez que o aço nos membros diagonais (em tensão) pode ser reduzido. Isso tem alguns efeitos – reduz o custo da estrutura devido a membros mais eficientes, reduz o peso próprio, e facilita a construtibilidade da estrutura.
Este tipo de treliça é mais apropriado para vãos horizontais, onde a força é predominantemente na direção vertical.
Pratt Trusses estão mais intimamente relacionados com o Howe Truss, onde os membros diagonais estão na direção oposta (causando um comportamento inverso de compressão/tensão nos membros).
Também é importante notar que no cálculo do Pratt Truss, e a maioria dos designs de Truss para esse assunto, é que os membros têm suas fixações finais definidas como fixadas. Isso garante que toda a força seja transferida em compressão ou tensão, com pouco (teoricamente, Nenhum) transferido na forma de força momento fletor.
Abaixo está um exemplo de uma Pratt Truss, definido e analisado usando nossa Calculadora SkyCiv Truss. Os membros a compressão são mostrados em verde e os de tensão em vermelho.
Vantagens da Pratt Truss
- O comportamento dos membros é conhecido – Os membros diagonais estão em tensão, os membros verticais em compressão
- A parte superior pode ser usado para projetar uma estrutura econômica
- Dimensionamento simples
- Dimensionamento bem aceito e usado
Desvantagens de Pratt Truss
- Não é tão vantajoso se a carga não for vertical
Mais usado para:
- Projetos de baixo custo
- Onde uma mistura de cargas é aplicada
- Onde uma estrutura simples é necessária
Warren Truss
O Warren Truss é outro sistema de estrutura de treliça muito popular e é facilmente identificado por sua construção a partir de triângulos equiláteros. Uma das principais vantagens de um Warren Truss é sua capacidade de distribuir a carga uniformemente por vários membros diferentes; no entanto, isso é geralmente para casos em que a estrutura está passando por uma carga uniforme (uma carga distribuída). Sua principal vantagem é também a causa de sua desvantagem – a estrutura de treliça sofrerá força concentrada sob uma carga pontual. Sob esses cenários de carga concentrada, a estrutura não é tão boa em distribuir a carga uniformemente entre seus membros. Portanto, o tipo de treliça Warren é mais vantajoso para cargas estendidas, mas não é adequado onde a carga está concentrada em um único ponto ou nó.
Um exemplo de Warren Truss, e suas forças axiais sob uma carga distribuída são mostradas abaixo. A estrutura foi construída e analisada usando a Calculadora SkyCiv Truss. Os membros a compressão são mostrados em verde e os de tensão em vermelho.
Vantagens de Warren Truss
- Os membros diagonais se carregam de maneira bastante uniforme entre os membros
- Design bastante simples
Desvantagens de Warren Truss
- Baixo desempenho sob cargas concentradas
- Problemas construtivos devido a membros adicionais
Mais usado para:
- Estruturas de vãos compridos
- Onde uma carga uniformemente distribuída deve ser suportada
- Onde uma estrutura simples é necessária
K Truss
O K Truss é uma versão um pouco mais complicada do Pratt Truss. Sua principal diferença é que os membros verticais foram encurtados – melhorando sua resistência contra flambagem. Más, contudo, têm prós e contras semelhantes ao Pratt Truss e, embora não seja amplamente utilizado, é uma solução boa. Uma de suas principais desvantagens é que os membros nem sempre se comportam como esperado. Um membro pode estar em compressão em um cenário de carga e em tensão em outro. Isso pode significar que a estrutura pode não ser capaz de ser projetada de forma – optimizada
Um exemplo de configuração dos K-Truss e sua reação sob uma carga aplicada é mostrado abaixo. Os membros a compressão são mostrados em verde e os de tensão em vermelho.
Vantagens do K Truss
- Compressão reduzida em membros verticais
- Possível redução de aço e custo, se projetado de forma eficiente
Desvantagens do K Truss
- Um pouco mais complexo
- Maior construtibilidade devido a membros adicionais
Howe Truss
As treliças de Howe são essencialmente o oposto das treliças tipo Pratt em termos de geometria. Na verdade, olhar para uma treliça Pratt de cabeça para baixo visualizará uma espécie de treliça de Howe. Toda a estrutura ainda é relativamente igual, mas as travas diagonais agora estão ocupando as juntas opostas ou desocupadas. Esta mudança na posição dos membros diagonais tem um efeito muito importante estruturalmente.
Uma treliça Pratt (acima) e um Howe Truss (abaixo)
Anteriormente, falamos como as treliças Pratt têm seus membros verticais em compressão e seus membros diagonais em tensão mediante a aplicação de cargas de gravidade nas juntas do banzo superior. Para treliças Howe, o inverso se torna verdadeiro, pois os membros diagonais estão agora em compressão, enquanto as cargas verticais estão em tensão.
Como eles são semelhantes em estrutura às treliças Pratt, seus usos são geralmente os mesmos. Para maximizar a eficiência da treliça, ela pode ser carregada nas juntas do banzo inferior. As treliças do telhado podem ser carregadas com uma carga de teto, por exemplo.
Outra coisa a notar é que, dependendo da geometria e do carregamento, as treliças Pratt podem ter mais membros descarregados do que as treliças Howe.
Fink Truss
A treliça Fink em sua forma mais básica tem membros diagonais que seguem um padrão V que pode ser repetido várias vezes. Como os banzos superiores estão inclinados para baixo a partir do centro, o padrão V torna-se visivelmente menor. Como as treliças Fink dependem mais de membros diagonais, eles podem ser muito eficientes na transmissão de cargas para o suporte.
Os derivados da treliça Fink incluem os tipos Double Fink e Fan truss. Treliças Fink duplas são essencialmente treliças Fink que repetem o padrão duas vezes em cada lado. Se a treliça Fink mais básica pode ser caracterizada por um V duplo, então um fink duplo seria parecido com um W duplo. As treliças de leque são essencialmente treliças Fink que têm seus membros diagonais "se espalhando" a partir das juntas na parte inferior, geralmente com a adição de membros verticais.
Um Fink (figura superior), um duplo fink (figura do meio), e um Fan Truss (figura inferior)
Gambrel Truss
Na parte externa, uma treliça Gambrel tem duas inclinações diferentes, onde o declive fica mais íngreme no centro. Devido à sua forma saliente, as treliças do tipo Gambrel podem efetivamente ser equipadas com um centro oco, que pode ser usado como uma área de armazenamento. Assim, a seção superior de um celeiro geralmente tem o formato de um Gambrel. Neste caso, como os membros são geralmente construídos com madeira, a estrutura atua mais como uma moldura do que como uma treliça. Derivados do Gambrel incluem o telhado tipo mansarda, que também é chamado de telhado francês, daí sua popularidade na França.
Calculadora SkyCiv Truss
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