Las estructuras metálicas articuladas de tipo celosía se utilizan para ahorrar grandes luces debido a su enorme capacidad para redistribuir las tensiones entre sus miembros, lo que hace que trabajen principalmente en la fuerza axial.
Las cerchas metálicas son estructuras que salvan grandes luces con poco material, gracias a su morfología de barras formando triangulaciones. El triángulo es la forma geométrica que, aunque sus nodos están articulados, mantiene su forma, de modo que una serie de triángulos concatenados forman una estructura plana o espacial estable.
El principio resistente de las estructuras de celosía es la distribución de tensiones a lo largo de sus barras, con una tensión eminentemente axial, sin tener en cuenta posibles fenómenos de flexión en las barras. Esto se logra analíticamente estudiando el modelo como si todos sus nodos estuvieran articulados, aunque en la práctica casi nunca se construyen con nodos esféricos.
Existen diferentes métodos para calcular este tipo de estructuras metálicas, desde los métodos gráficos de Cremona, hasta el balance de los nudos, pasando por el método matricial, tal y como se utiliza en la hoja de cálculo disponible en el siguiente enlace: barras de refuerzo educativas.
Una vez estudiados los esfuerzos, es necesario verificar la capacidad resistente de las barras, en particular de las que están sometidas a compresión, ya que son las que sufrirán el fenómeno de pandeo.
En cerchas aplicadas a estructuras metálicas de naves industriales, como las estudiadas en el Máster de Cálculo de Estructuras para Obras Públicas de la escuela EADIC, el fenómeno del pandeo afecta de forma diferente a cada una de las barras que forman la triangulación. .
Es necesario estudiar el pandeo en un plano paralelo o perpendicular a la armadura.
En el plano de la armadura, la longitud de pandeo es igual o menor que la longitud de cada tramo de triangulación, ya que la confluencia de las barras genera su propio arriostramiento de pandeo.
En el plano perpendicular a la armadura, el cordón superior está limitado por las correas de la carcasa, por lo que la longitud de pandeo está relacionada con la distancia entre las correas.
Sin embargo, el cordón inferior liberaba el modo de pandeo en el plano horizontal en toda su longitud, por lo que encontramos en este elemento el punto débil en el diseño de las cerchas articuladas. Por ello, puede ser habitual encontrar diseños con una cuerda inferior cuyo fuerte eje de inercia se oriente para resistir mejor en horizontal.
Este tipo de soluciones estructurales son versátiles, económicas y con buenos resultados estéticos para resolver grandes luces, cuyo diseño debe estudiarse en función de determinados aspectos de las estructuras articuladas.
Autor: José Cándido Guisado López, profesor de la Máster Universitario en Cálculo de Estructuras de Obras Públicas de EADIC.
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