Hispanopedia Wiki
Una viga cajón o viga tubular (o viga cajón ) es una viga que forma un tubo cerrado con múltiples paredes, a diferencia de una viga en I o una viga en H. Originalmente construidas de hierro forjado unido mediante remaches , ahora se fabrican de acero laminado o soldado, perfiles de aluminio o hormigón pretensado .
En comparación con una viga en I, la ventaja de una viga cajón radica en su mayor resistencia a la torsión . Al tener múltiples almas verticales , también puede soportar más carga que una viga en I de igual altura (aunque requerirá más material que una viga en I más alta de capacidad equivalente).
La distinción entre viga cajón y viga tubular es imprecisa. Generalmente se utiliza el término viga cajón , sobre todo si tiene sección rectangular. Cuando la viga soporta su contenido dentro de la caja, como en el puente Britannia , se denomina viga tubular . También se utiliza el término viga tubular si la viga tiene sección transversal redonda u ovalada, como en el puente Royal Albert .
Cuando una viga cajón de grandes dimensiones contiene más de dos paredes, es decir, con múltiples cajones, se la denomina viga celular .
Desarrollo
La base teórica de la viga cajón fue en gran parte obra del ingeniero Sir William Fairbairn , con la ayuda del matemático Eaton Hodgkinson , alrededor de 1830. Su objetivo era diseñar la viga más eficiente posible con el nuevo material de placas de hierro forjado remachadas .
Construcción celular
La mayoría de las vigas se cargan estáticamente de manera que una de sus almas está en compresión y la otra en tensión. Las grúas originales de Fairbairn utilizaban una construcción celular primitiva para la cara de compresión de su pluma, con el fin de resistir el pandeo. Esta pluma era curva, cónica y estaba formada por placas de hierro forjado remachadas. En el interior de la cara cóncava (inferior) de esta viga se formaban tres celdas, también de placas remachadas. [ 1 ]
Cuando se utiliza una viga tubular como tramo de puente (es decir, cargada en el centro en lugar de en un extremo, como una grúa), la fuerza de compresión se encuentra en el alma superior de la viga, por lo que las celdas se colocan en la parte superior. Las fuerzas dinámicas (cargas móviles, viento) también pueden requerir que ambas caras sean celulares. (La sección conservada del puente Britannia muestra que tanto las alas superior como inferior eran de construcción celular, pero (según Fairbairn) la construcción celular del ala inferior se adoptó, no por la naturaleza de las fuerzas que tenía que soportar, [ 2 ] : 206 sino por su magnitud y las consiguientes "dificultades prácticas que se habrían encontrado si se hubiera intentado lograr el área de sección requerida en una masa sólida") [ 2 ] : 183
La viga cajón de la grúa Fairbairn no es una "viga celular" en el sentido en que se usa ese término en la construcción moderna de estructuras espaciales o geodésicas , ya que, en lugar de distribuir las cargas de toda la viga, sus "celdas" simplemente rigidizan una placa de forma aislada. La ingeniería necesaria para el diseño de estructuras integradas complejas no estaba disponible en la época de Fairbairn.
En puentes
El diseño teórico de vigas de Fairbairn apareció justo cuando había una creciente demanda de puentes ferroviarios largos. Robert Stephenson contrató tanto a él como a Hodgkinson como consultores para ayudar con sus puentes Britannia y Conwy , ambos con la vía férrea dentro de una gran viga tubular. Poco después, Brunel también optó por usar un par de vigas redondas de pequeño diámetro como parte de una celosía más grande en Chepstow . Sin embargo, aunque muchos de los puentes ferroviarios de mayor luz en uso en la década de 1860 usaban vigas tubulares o de cajón [ 3 ] Benjamin Baker en su Long-Span Railway Bridges ya estaba descartando la 'viga de cajón con placas de alma' como 'el tipo más desfavorable para puentes ferroviarios de gran luz que será necesario que investiguemos'. [ 4 ] El puente de la bahía de Coronado tiene la viga de cajón más alta.
Los puentes de viga cajón de sección transversal rectangular poco profunda y con características aerodinámicas se utilizaron ampliamente en puentes de carretera a partir de la década de 1960, como el puente de Severn , al ser mucho más ligeros que la construcción de vigas de celosía más profunda utilizada en puentes anteriores como el puente Golden Gate .
Preocupaciones sobre la seguridad de los puentes de vigas cajón.
A principios de la década de 1970, varios puentes de vigas cajón se derrumbaron durante su construcción: el puente Cleddau en Gales, el puente West Gate en Australia y el puente Koblenz en Alemania. Esto generó serias preocupaciones sobre el uso continuado de vigas cajón y dio lugar a extensos estudios sobre su seguridad, que incluyeron el uso temprano de modelos informáticos y fueron un estímulo para el desarrollo del análisis de elementos finitos en la ingeniería civil .
Véase también
Puentes
Referencias
- ↑ Fairbairn, William (1856). Información útil para ingenieros . Londres: Longmans. pág. 283. caldera
Fairbairn.
- 1 2 Fairbairn, William (1849). Un relato de la construcción de los puentes tubulares Britannia y Conway . Londres: John Weale.
- ↑ William Humber (1870). Tratado exhaustivo sobre la construcción de puentes de hierro fundido y forjado, incluyendo cimientos de hierro: Texto . Vol. I (3.ª ed.). Lockwood and Company. págs. 90–91 . -reproducción de una tabla de la primera edición del "conocido y breve tratado sobre puentes de gran envergadura" de Benjamin Baker.
- ↑ Baker, Benjamin (1873). Puentes ferroviarios de gran envergadura (2.ª ed.). Londres: EF Spon. pág. 8 .
- vigas
- Inventos escoceses