Apenas fazendo um passeio de trem pela minha cidade natal, posso ver pontes de treliça como a da foto acima em todos os lugares. Existem inúmeras variações, mas o design mais comum parece ser esse. Mas por que eles são construídos especificamente dessa maneira?
Eu posso intuitivamente ver por que esse design provavelmente é forte, mas existe algum tipo de razão profunda? Eu estaria interessado em saber a resposta o máximo possível do lado da física. Pesquisando não ajudou muito; Eu pude encontrar informações sobre as diferentes variações e muitos exemplos, mas nenhum realmente cobriu o que é especificamente sobre esse design que o torna tão popular.
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S. Rotos
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Respostas:
Parece um fardo de Pratt .
Essas treliças têm diagonais que vão dos nós superiores externos aos nós inferiores internos (ou seja, eles se conectam ao acorde superior no nó mais distante do centro do vão e ao acorde inferior no nó mais próximo do centro) . Esse design significa que as diagonais estão sob tensão e as verticais estão sob compressão.
Outro projeto famoso é a treliça de Allan , que é exatamente o oposto: as diagonais vão dos nós superior interno aos nós inferiores externos, o que significa que as diagonais estão sob compressão e as verticais estão sob tensão.
A razão pela qual a treliça Pratt é tão comum em pontes de aço é porque ela tende a ser mais econômica. Isso ocorre porque o aço funciona melhor sob tensão do que sob compressão.
Sob tensão, o aço pode, teoricamente, operar muito próximo de sua tensão de escoamento. Sob compressão, no entanto, há o risco de flambagem.
A flambagem é um comportamento de elementos delgados sob compressão para efetivamente colapsar em cargas muito abaixo da tensão de escoamento (pense no experimento clássico "comprimir uma régua de ambas as extremidades"). "Esbelto" aqui significa vigas muito longas e com seções transversais relativamente pequenas (consulte a página da razão de esbelto da Wikipedia ). As vigas de aço são freqüentemente esbeltas e, portanto, dobram sob compressão (em vez de serem simplesmente esmagadas). Quanto maior o elemento, menor a tensão de flambagem e, portanto, maior a seção transversal da viga para resistir à flambagem.
Assim, com a treliça Pratt, as verticais estão sob compressão e as diagonais estão sob tensão. Como pode ser visto claramente na imagem (ou derivada da geometria), as diagonais são mais longas que as verticais. Portanto, a carga de flambagem das diagonais é menor que as verticais.
Assim, em uma treliça Allan, as diagonais mais longas terão uma seção transversal maior e as verticais mais curtas terão uma seção transversal menor. *
Com uma treliça Pratt, no entanto, as diagonais mais longas podem ter uma seção transversal menor, enquanto as verticais terão uma seção transversal maior. *
Portanto, a vantagem da treliça Pratt é que o material tende a ser usado com mais eficiência: os elementos mais longos têm uma seção transversal tão pequena (e, portanto, leve e barata) quanto possível, "sacrificando" os elementos mais curtos. Isso funciona porque esses elementos mais curtos exigem uma "atualização" menor para resistir à flambagem do que os mais longos.
* Observe que, quando digo acima, por exemplo, "as verticais terão uma seção transversal maior", não quero dizer que a seção transversal das verticais será maior que as diagonais. Quero dizer apenas que será maior do que se a flambagem não fosse um problema.
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