Celosía

Obra Arquitectónica Elemento arquitectónico decorativo es un "tablero calado para cerrar ventanas y balcones Descripción

Celosía Es una estructura reticular de barras rectas interconectadas en nudos formando triángulos planos (en celosías planas) o pirámides tridimensionales (en celosías espaciales). En muchos países se les conoce como armaduras o reticulados. El interés de este tipo de estructuras es que las 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.

Clasificación de las celosías

• Celosías Planas

Las celosías planas de nudos articulados pueden dividirse desde el punto de vista estructural en:

• Celosías simples son celosías estáticamente determinadas, en el que el número de barras y el número de nudos satisface, pueden ser calculadas mediante las ecuaciones de la estática en alguna de sus modalidades equilibrio de nudos y/o métodos de la estática gráfica. Geométricamente son una triangulación conforme o regular.
• Celosías compuestas, son también celosías estáticamente que pueden construirse uniendo dos o más celosías simples, de tal manera que cada par comparta una sus articulaciones y se añada alguna barra adicional entre cada par de modo que cualquier movimiento de una respecto de la otra esté impedido. Admiten una reducción al caso anterior.

• Celosías complejas, que engloba a cualquier celosía plana que no sea de los tipos anteriores. Son estructuras hiperestáticas para las que se puede usar el método de Heneberg o el método matricial de la rigidez.

Celosías planas estáticamente determinadas

Una celosía se llama estáticamente determinada o totalmente isostática si se aplican sucesivamente las ecuaciones de equilibrio mecánico, primero al conjunto de la estructura, para determinar sus reacciones, y luego a las partes internas, para determinar los esfuerzos sobre cada uno de los elementos que la integran. Estas dos condiciones se llaman:

• Isostaticidad externa,cuando es posible calcular las reacciones usando exclusivamente las ecuaciones de la estática. Para que eso suceda el número de grados de libertad eliminados por los anclajes varios de la celosía debe ser a lo sumo de tres, puesto que sólo existen tres ecuaciones independientes de la estática aplicables al conjunto de la estructura.

• Isostaticidad interna, cuando es posible determinar los esfuerzos internos de cada una de las barras que forman la estructura, como veremos para que se dé esta condición se requiere una cierta relación entre el número de barras y nudos.

Celosías tridimensionales

Las celosías tridimensionales isotáticas se forman a partir de tetraedros.Otra posibilidad común para las celosías tridimensionales es hacerlas de base cuadrada y rigidizar de algún modo en el plano de las bases.

Celosías de nudos rígidos

Una celosía de nudos rígidos es un tipo de estructura hiperestática que geométricamente puede ser similar a una celosía estáticamente determinada pero estructuralmente tiene barras trabajando en flexión.

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 vez primera.

Existen otros tipos de estructuras de celosía o cerchas tales como

• Abanico.
• Armadura K.
• Bailey.
• Barril.
• Bollman.
• Bowstring.
• Doble Invertida.
• Fink.
• Multipanel.
• Pennsylvania.

Cálculo de celosías

En el cálculo de celosías se puede dividir en las siguientes etapas de cálculo:

• Determinación de cargas sobre los nudos
• Determinación de los esfuerzos de las barras y comprobación de las secciones fraccionadas y comprimidas.
• Comprobación de las soldaduras de los nudos, en caso de que en lugar de articulaciones se usen soldaduras.

Celosías planas

Las celosías planas, estáticamente determinadas, pueden ser calculadas con suficiente aproximación, sin considerar las deformaciones, usando únicamente ecuaciones de estática. En este tipo de celosías se puede estimar que los nudos son articulados, por lo que no se tiene en cuenta el momento flector,ni el esfuerzo cortante, sólo se considera el 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, para una celosía de n nudos:

Método de los nudos

Consistente en estimar que cada uno de los nudos está en equilibrio, lo que implica que la suma vectorial de las fuerzas actuantes sobre cada barra se equilibran. Al existir n nudos es necesario resolver 2n ecuaciones lineales. Este método sólo funciona para celosías estáticamente determinadas (internamente isostáticas) con 2n-3 barras, siendo n el número de nudos. Para celosías complejas el método de los nudos conduce a un sistema con más incógnitas que ecuaciones y no permite determinar los esfuerzos.

• Método de Cremona-Maxwell es un sencillo método gráfico basado en el método de los nudos, usando una operación de dualidad geométrica, por la cual, a cada estructura reticular se le asigna un diagrama de puntos, en donde cada punto representa una retícula de la estructura, y cada segmento, entre estos puntos dados, representa la magnitud del esfuerzo de la barra situada entre dos retículos. La suma vectorial de las fuerzas actuantes sobre cada barra se equilibra gráficamente.

• Método de Ritter o de las secciones Este método consiste en realizar cortes en una armadura con el fin de encontrar las fuerzas internas en una armadura,tomando en cuenta la sección cortada en equilibrio y utilizando las 3 ecuaciones de equilibrio determinar las fuerzas internas. Este método únicamente permite realizar un corte en el cual se corten 3 barras (al menos una de las cuales no sea paralela a las otras dos).

Celosías tridimensionales

Para las celosías tridimensionales estáticamente determinadas puede emplearse la versión tridimensional del método de los nudos.Para estructuras hiperestáticas pueden emplearse diversos métodos matriciales.

Fuente

• Structurae - Base de datos y archivo fotográfico de toda clase de estructuras (en alemán, inglés y francés)
• Guía terminológica para a la clasificación estructural (en inglés).
• Terminología de diferentes tipos de celosías (en inglés)
• Inocencio J Valdés Acanda. Tecnología y Práctica de de Carpintería en Blanco y Encofrado, Editorial Pueblo y Educación.