Celosía (estructura)

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Puente a base celosías planas en sus caras construido para un antiguo ferrocarril (ahora convertido en puente peatonal)

En ingeniería estructural, una celosía es una estructura reticular de barras rectas interconectadas en nudos formando triángulos planos (retículos planos). El interés de este tipo de estructuras es que la barras trabajan predominantemente a compresión y tracción presentando comparativamente flexiones pequeñas.

Las celosías pueden ser construidas con materiales diversos: acero, madera, aluminio, etc. Las uniones pueden ser articuladas o rígidas. En las celosías de nudos articulados la flexión es despreciable siempre y cuando las cargas que debe soportar la celosía estén aplicadas en los nudos de unión de las barras.

Una cercha es una celosía de canto variable a dos aguas.

[editar] Historia

Las primeras celosías eran de madera. Los griegos ya usaban celosías de madera para la construcción de algunas casas. En 1570, Andrea Palladio publicó I Quattro Libri dell'Architettura, que contenían instrucciones para la construcción de puentes de celosía fabricados en madera

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[editar] Clasificación de las celosías

[editar] Celosías planas

[editar] Celosías planas estáticamente determiandas

[editar] Celosías de nudos rígidos

[editar] Celosías tridimensionales

[editar] Celosías planas notables

De acuerdo con el uso y disposición de las cargas conviene una u otra tipología o disposición de montantes verticales y diagonales. Algunas de las tipologías más usadas se conocen por el nombre propio de las personas que las patentaron o estudiaron en detalle por ver primera.

En las celosías horizontales con cargas gravitatorias verticales generalmente el cordón superior (conjunto de barras horizontales o inclinadas situadas más arriba) está sometido a esfuerzos de compresión, mientras que el cordón inferior está sometido a esfuerzos de tracción. En cambio, los montantes y las diagonales presentan más variabilidad. Según la inclininación de las diagonales a a uno u otro lado pueden estar todas traccionadas, todas comprimidas, con compresiones y tracciones alternas o con una distribución de esfuerzos aún más complicada. El esfuerzo de los montantes a su vez suele ser contrario al de las diagonales adyacentes, aunque esto no es una regla general.

Esquema d'una gelosia Long	Celosía Long: Este tipo de celosía debe su nombre a Stephen H. Long (1784-1864), y tiene su origen hacia 1835. Los cordones superior e inferior horizontales se unen mediante montantes verticales todos ellos arriostrados por diagonales dobles.
Esquema d'una gelosia Howe	Celosía Howe, fue patentada en 1840 por William Howe, aunque ya había sido usada con anterioridad. Se usó mucho en el diseño de celosías de madera, está compuesta por montantes verticales entre el cordón superior e inferior. Las diagonales se unen en sus extremos donde coincide un montante con el cordón superior o inferior (formando Λ's). Con esa disposición las diagonales están sometidas a compresión, mientras que los montantes trabajan a tracción. Esta tipología no constituye un buen diseño si toda la celosía es del mismo material. Históricamente se usó mucho en la construcción de los primeros puentes de ferrocarril. Con la disposición Howe se lograba que los elementos verticales que eran metálicos y más cortos estuviera traccionados, mientras que las diagonales más largas estaban comprimidas, lo cual era económico puesto que los elementos metálicos eran más caros y con la disposición Howe se minimizaba su longitud.
Esquema d'una gelosia Pratt	Celosía Pratt: Originalmente fue diseñada por Thomas y Caleb Pratt en 1844, representa la adaptación de las celosías al uso más genralizado de un nuevo material de construcción de la época: el acero. A diferencia de una celosía Howe, aquí las barras están inclinadas en sentido contrario (ahora forman V's), de manera que las diagonales están soemtidas a tracción mientras que las barras verticales están comprimidas. Eso representa ventajas si toda la celosía es de acero, ya que los elementos traccionados no presentan problemas de pandeo aunque sean largos mientras que los sometidos a compresión si pueden presentar pandeo, lo que obliga a hacerlos de mayor espesor. Puesto que el efecto del pandeo es proporcional a la longitud de las barras interesa que los elementos más cortos sean los que sufren la compresión. La celosía Pratt puede presentar variaciones, normalmente consistentes en barras suplementarias que van desde las diagonales hasta el cordón superior, dichas barras son usadas para reducir la longitud efectiva de pandeo.	El puente del ferrocarril sobre el río Ebro a la altura de Tortosa es principalmente una celosía Pratt con algunas variaciones particulares.
Esquema de una celosía Warren	La celosía Warren, fue patentada por los ingleses James Warren y Willboughby Monzoni en 1848. El rasgo característico de este tipo de celosías es que forman una serie de triángulos isósceles (o equiláteros), de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud. Típicamente en una celosía de este tipo y con cargas aplicadas verticales en sus nudos superiores, las diagonales presentan alternativamente compresión y tracción. Esto que es desfavorable desde el punto de vista resistente, presenta en cambio una ventaja constructiva. Si las cargas son variables sobre la parte superior de celosía (como por ejemplo en una pasaralea la celosía presenta resistencia similar para diversa configuraciones de carga). Entre las variaciones más comunes están es el uso de doble celosía Warren y la inclusión de montantes. Puente sobre el Vístula en Polonia, celosía Warren subdividida y con diagonales auxiliares para reducir las deformaciones del suelo.	Un puente de celosía Warren sobre el Rin en Karlsruhe (Alemania) Imagen:The Little Belt Bridge (1935).jpeg El puente de celosía Lillebælt, Dinamarca, uno de los puentes de celosía más famosos del mundo, se trata de una celosía Warren subdividida.
Esquema d'una gelosia Vierendeel	[editar] Cálculo de celosías Las celosías planas estáticamente determinadas pueden ser calculadas adecuadametne despreciando por completo las deformaciones y usando únicamente las ecuaciones de la estática. En este tipo de celosías las barras no tienen momento flector, ni esfuerzo cortante sólo tienen tienen un esfuerzo axial constante a lo largo de la barra. Existen diversos métodos basados en aplicar las ecuaciones de la estática de manera eficiente y rápida: Método de los nudos, consistente en considerar que cada uno de las uniones está en equilibrio lo que implica que la suma vectorial de las fuerzas actuantes sobre cada barra. Al existir n nudos es necesario resolver 2n ecuaciones lineales. Método de Cremona-Maxwell es un método gráfico interesante basado en el método de los nudos gráfico pero usando una operación de dualidad geométrica por la cual a cada estructura reticular se le asigna un diagrama de puntos, en cada punto de diagrama representa una retícula de la estructura original y cada segmento entre estos puntos fijados representa el esfuerzo de la barra que separa los dos retículos repreentados por los puntos. [editar] Enlaces externos Structurae - Base de datos y archivo fotográfico de toda clase de estructuras (en alemán, inglés y francés) Guia terminológica para a la clasificación estructural (en inglés). Terminología de diferentes tipos de celosías (en inglés)