Diseño de un puente de celosía: esfuerzos en las barras y primera rotura
TecnologíaDibujo técnico y diseñoEdades 15–16
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Un puente de celosía de acero de cuatro tramos con un apoyo fijo en un extremo y un apoyo móvil en el otro. Los estudiantes eligen el tipo de celosía (Warren, Pratt, Howe), el material y la sección de las barras, y colocan una carga en cualquier nudo del cordón inferior pulsándolo. La simulación resuelve las ecuaciones de equilibrio de los nudos para hallar el esfuerzo en cada barra, colorea en rojo las barras a tracción y en azul las barras a compresión, dibuja el grosor de cada barra según el esfuerzo, calcula la tensión σ = F/A y la compara con la tensión admisible. Pulsa Aumentar carga para hallar la carga con la que rompe la primera barra.
Lección: Proyecto de diseño de un producto sencillo: diseñar, calcular y probar una maqueta de puente de celosía
Qué muestra
Una celosía es una estructura de barras rectas articuladas formando triángulos, por lo que conserva su forma bajo carga. Si las cargas actúan solo en los nudos, cada barra soporta un esfuerzo axial puro, de tracción o de compresión, que se obtiene aplicando el equilibrio de fuerzas (ΣFx = 0, ΣFy = 0) en cada nudo tras calcular las reacciones en los apoyos. La tensión en una barra es σ = F/A, así que una sección mayor la reduce. Como las barras comprimidas pueden pandear, el modelo les admite la mitad de tensión. Las celosías Warren, Pratt y Howe colocan las diagonales de forma distinta.
Cómo usarla
Elige el Tipo de celosía y el Material de las barras, luego haz clic en un nudo del cordón inferior o mueve la Posición de la carga a lo largo del vano y observa cómo cambian las barras rojas (tracción) y azules (compresión). Lee qué barra es la más crítica y qué porcentaje de su tensión admisible usa. Pulsa Aumentar carga para hallar la carga de la primera rotura, cambia la Sección de cada barra o el material y repite. Usa Cambiar celosía para comparar diagonales.
Parámetros que puedes cambiar
- Tipo de celosía Celosía Warren (diagonales en zigzag), Celosía Pratt (diagonales hacia el centro), Celosía Howe (diagonales hacia los extremos)
- Material de las barras Madera ([σ] = 40 MPa), Aluminio ([σ] = 200 MPa), Acero ([σ] = 400 MPa)
- Carga sobre el puente 1–60 kN
- Sección de cada barra 50–800 mm²
- Posición de la carga a lo largo del vano 0–100 %
Preguntas para explorar
- ¿Es más probable que el puente falle con la carga en el centro del vano o cerca de un apoyo, y qué barra rompe primero?
- Con la misma carga, ¿qué diagonales trabajan a tracción en la celosía Pratt y cuáles en la Howe?
- ¿Cómo cambia la carga de rotura de la celosía si se duplica la sección de cada barra?
