| |
 |
|
|
|
 |
| Els ponts de gelosia |
| Que es una gelosia? |
| La gelosia és una forma estructural o armadura, feta amb elements rectilinis que formen triangles. Es componen de molts elements petits que combinats poden suportar grans esforços i esser molt llargs. El sistema de gelosia permet fer bigues més lleugeres que les massisses. El triangle és la millor figura indeformable (isostàtica).
Es un mètode de construcció ràpid i econòmic. Les armadures tenen l'avantatge de poder ser prefabricades total o parcialment, i així la seva instal·lació i transport a la obra es més econòmic.
Al començament del segle XX s’anomenaven “ponts americans” doncs aquesta tècnica va aparèixer als Estats Units. Usats a partir de la revolució industrial, les gelosies son empleades principalment en la construcció de ponts que han de suportar càrregues importants. La major part d’aquests ponts són rectes.
El perfil en L (registrat l’any 1840 a Anglaterra), el rebló i la platina, son els elements essencials per la gelosia. Al segon terç del segle XX, els reblons han estat substituïts per la soldadura d’arc elèctric.
Les gelosies que fan funció de biga s'anomenen bigues de gelosia. |
| |
 |
|
 |
| Pont sobre el riu Besós - 1902 |
|
Biga de l'antiga fabrica La Llana - Caldes de Montbui - 2013 |
|
| |
| Descripció dels elements |
| Els elements horitzontals constitueixen els nervis o cordes: la superior i la inferior, i formen cada un una sola línia rectilínia (encara que en certes gelosies formen un perfil en corba, per exemple el parabòlic o el catenari).
Les barres verticals son muntants i les barres inclinades son les diagonals. Sempre que es possible, les diagonals, es disposen a tracció per evitar problemes de vinclament. |
|
 |
|
| La grafostàtica és un senzill sistema de disseny d’estructures que, basat en el dibuix a escala, soluciona automàticament el càlcul dels esforços de tracció i compressió dels elements, en forma gràfica. En el projecte d’una estructura, resulta inevitable l’aparició de diagonals que suporten esforços de compressió. Només quan es coneix la intensitat i el sentit dels esforços a suportar, es pot dimensionar la secció els perfils (muntants i diagonals), d’acord amb la capacitat de resistència a la tracció, a la compressió i el límit d’elasticitat dels materials.
La figura formada per una diagonal, un muntant horitzontal i un de vertical s'anomena malla.
La figura formada per dues diagonals i els nervis o cordes horitzontals superiors e inferiors constitueixen un panell.
Carregant en condicions clàssiques i normals, els nervis o cordes superiors treballen sempre a compressió i els inferiors a tracció.
El taulell es la base per on passa el camí pel pont. |
|
| Posició dels taulells. |
| Igual que els ponts en arc, els taulells de les estructures de gelosia poden tenir una posició superior, inferior o intermèdia.
Les dues primeres son les més utilitzades. S'anomenen igualment gelosia amb:
taulell superior,
taulell intermedi,
taulell inferior. |
|
   |
|
|
| Una mica de historia de les estructures de gelosia |
| Donada la abundància de fusta, els primers ponts d'armadures eren d’aquest material. Els tirants de fusta treballaven a compressió i es disposaven barres de ferro treballant a tracció. Per conservar-los acostumaven a construir una teulada sobre el camí.
En 1820 es va patentar una forma simple de gelosia, la tipus Town. Presentava l'avantatge de ser fàcil de muntar i no es feia servir gaire ferro. De totes maneres, abans del 1850 es van construir pocs ponts de gelosia.
El reemplaçament de la fusta pel ferro els anys 1870 i després amb l'acer, va permetre desenvolupar nous conceptes en les estructures de gelosia.
El descobriment gairebé simultani de la pudelació (un procediment de purificació del ferro colat) i del laminat que permet obtenir perfils de ferro de diferents formes a un preu competitiu, marca definitivament la implantació de la construcció totalment metàl·lica.
La fosa exigia un motlle, que anava perfecte per fabricar peces ornamentals, però era massa dura per ser treballada amb facilitat, i massa trencadissa per resistir els freqüents impactes i vibracions dels ferrocarrils.
Tot i això, la fosa de ferro va ser el primer material metàl·lic usat com element estructural en ponts ferroviaris tant en formes rectes com arquejades. A pesar de les seves limitacions es van construir ponts importants com a la Gran Bretanya que, amb alguns reforços encara son capaços de resistir el tràfec actual molt mes pesant.
El ferro verge te una millor resistència a la flexió i a la tracció i pot ser treballat amb més facilitat, en lloc de les unions complicades i fràgils que requereix el ferro fos. Els perfils de ferro verge estandarditzats son engalzats mitjançant reblons introduïts en calent als forats prèviament efectuats i que al refredar-se uneixen sòlidament les peces. Així, ja a mitjans del segle XIX, el material i les formes bàsiques de la construcció metàl·lica estaven a punt. |
|
|
|
| En aquest context tècnic favorable, Gustaff Eiffel va fer els seus primers passos.
Des de els anys 1870 fins els 1930 es van construir molts ponts de gelosia. Avui dia, encara es un element familiar doncs molts ponts i estructures metàl·liques continuen subsistint conservant la seva modernitat. D’altres han estat substituïts per ponts fets amb tècniques més resistents com es el ciment armat. Bigues d'ànima plena, bigues paral·leles o bigues de calaix, amb taulells de formigó o d’entramat ortogonal de bigues |
|
| Tipus de gelosies util·lizades en els ponts |
| Les gelosies es classifiquen pel disseny bàsic utilitzat. Les més representatives són la Warren, la Pratt i la Howe. |
| |
| Tipus Warren |
| L'armadura Warren la van patentar els anglesos James Warren i Willoughby Monzoni l'any 1848.
La seva característica es que està formada per un seguit de triangles isòsceles o equilàters de manera que totes les diagonals tenen la mateixa longitud.
Amb una càrrega aplicada verticalment, les diagonals presenten alternativament compressió i tracció. Això que es desfavorable des del punt de vista de resistència en canvi presenta avantatges constructives.
Aquesta configuració combina la força amb l'economia dels materials. Les bigues, al ser de la mateixa longitud, son ideals per fer ponts prefabricats.
Aquestes armadures son usades típicament en llargades de 50 a 100 m.
L'armadura Warren té com a variació més comuna la Warren subdividida. |
|
|
|
| |
| Tipus Howe |
| L'armadura Howe es va patentar 1840 per William Howe, encara que ja es feia servir amb anterioritat en el disseny de gelosies de fusta.
Combina elements diagonals i verticals formant A's, al contrari que el sistema Pratt.
Les diagonals s'inclinen cap al centre treballant a compressió i les verticals treballen a tracció.
Històricament es va usar molt en la construcció dels primers ponts de ferrocarril on els elements verticals més curts solien esser metàl·lics (més cars) per resistir les traccions mentre que les diagonals, més llargues, eren de fusta (més barata i prou resistent a la compressió).
Aquesta tipologia no constitueix un bon disseny si tota la gelosia és construïda només en fusta. |
|
 |
|
| |
| Tipus Pratt |
| Aquesta armadura va ser dissenyada per Thomas i Caleb Pratt i patentada el 1844.
Representava l'adaptació de les gelosies al acer, un material nou per la construcció cada vegada més barat.
A diferència d'una armadura Howe, i a excepció de les puntes, totes les barres estan inclinades en sentit contrari (ara es formen V's), de manera que les diagonals estan sotmeses a tracció, mentre que les barres verticals, mes curtes, es comprimeixen. Això permet que les diagonals siguin més primes i com a resultat un disseny més eficient i econòmic.
L'esforç de tracció presenta avantatges amb l'acer, ja que els elements no tenen problemes encara que siguin llargs, mentre que els sotmesos a compressió presenten problemes de vinclament a mesura que augmenta la seva longitud.
L'armadura Pratt pot tenir nombroses variacions (normalment consistents en elements secundaris que uneixen les diagonals amb el cordó superior per controlar-ne la flexió local).
Al llarg dels temps ha estat una de les gelosies més usades, aquesta, és pràctica fins a 250 metres de llum. Eren comuns als Estats Units entre 1844 i començament dels segle XX. |
|
 |
|
| |
|
| Altres gelosies |
Amb les gelosies bàsiques, els enginyers les van combinar entre elles amb el resultat d’una gran quantitat de diverses formes.
Aquí només mostrem una petita quantitat de les moltes que es van fer. |
| |
| Tipus Long |
Aquesta gelosia deu el seu nom a Stephen H.Long (1784-1864) i te els seus orígens cap el 1830.
Formant una creu de Sant Andreu, és la juxtaposició dels sistemes Pratt i Howe.
Formada per cordons superior i inferior, un seguit de muntants verticals, tots travats per diagonals dobles. |
|
|
|
| |
| Tipus Parker |
| L'armadura Parker es un disseny Pratt amb la corda superior poligonal.
Dissenyat per Charles Parker i patentat el 22 de febrer de 1870. |
|
|
|
| |
| Tipus Baltimore |
| Aquesta gelosia es una subclasse de la Pratt.
La armadura Baltimore té reforços addicionals a la secció inferior de la biga de gelosia per evitar el vinclament dels seus components de compressió i controlar la deflexió.
Era la més usada per a ponts de ferrocarril per el disseny senzill i molt fort. |
|
 |
|
| |
| Tipus Warren subdividida |
| Una variació de la Warren es la Warren subdividida. Amb muntants verticals a cada vèrtex dels triangles, permet augmentar la longitud dels trams. |
|
|
|
| |
| Tipus K |
Armadura en forma de K, també es derivada de la Pratt.
El seu nom es per causa de la orientació dels elements verticals amb els muntants oblics de cada panel. |
|
 |
|
| |
| Tipus Vierendeel |
L'armadura Vierendeel, pren el nom en honor de l'enginyer belga A.Vierendeel.
Té com a característiques principals les unions obligatòriament rígides i l'absència de diagonals inclinades.
Aquest sistema imposa una força de flexió significativa permetent l'eliminació de les diagonals. Així no apareixen formes triangulars com en la majoria de gelosies, sinó un seguit de marcs rectangulars.
És poc comú com a tipus de pont per els costos més alts en comparació d'una estructura triangulada. Usada en la construcció per l'aprofitament de les seves obertures rectangulars entre columnes que permet la resolució de les forces de cisallament contra elements del bastidor.
|
|
|
|
| |
|
| Tipus Bailey |
| Dissenyat per a ús militar, els elements barra prefabricats i estandarditzats poden ser fàcilment combinats en diferents configuracions per adaptar-se a les necessitats del lloc. |
|
 |
|
| |
| Tipus Town |
| Ithiel Town (nascut a Connecticut en 1784) tenia una gran reputació per ser un arquitecte valorat pel seu sentit de la simplicitat i creativitat. Va experimentar i elaborar un sistema fàcil per construir ponts de fusta fent sevir taulons de mides comercials disposant-los en malla d'angles de 45 a 60 graus. Les fustes estaven unides amb simples clavilles en cada creuament. Asseguraven la solidesa dos cordes o nervis, un de superior i un d’inferior.
Aquesta nova manera de fer, tenia l'avantatge de necessitar només un simple fuster, per contra d’altres sistemes que sovint necessitaven obrers especialitzats. Malgrat la seva aparença de fragilitat per la seva manca de elements pesats, aquest pont podia tenir una llargada de 67 m.
Ithiel Town va patentar el sistema l’any 1820. |
|
 |
|
| |
| Tipus Tow Doble |
| La Town doble, es basada en la Town. Al ser de fusta, aquest tipus de ponts, es solien cobrir amb una teulada per poder-los conservar més temps.
Durant les primeres dècades del segle XIX, el cost de la construcció i del manteniment dels ponts de fusta, generalment era dels governs locals o d’empreses amb privilegis estatals que cobraven peatge. La protecció del sistema estructural del pont, reduïa els costos de manteniment. Ho feien d’una manera molt senzilla, cobrint el pont amb un sostre per tancar la trama de l’estructura. |
|
 |
|
|
 |
|
 |
| El pont sobre la riera del Bogatell era un gelosia Long amb taulell inferior. |
|
El pont de Colera també és una Warren subdividida amb taulell intermedi. |
|
| |
 |
|
 |
| El pont de Montcada de la línia de Barcelona a França, sobre el riu Ripoll, es una Warren amb taulell inferior. |
|
El podem veure al primer pont del Tren de Palau, sobre el rierol que passa al costat de l'estació del Clot Mirador |
|
| |
 |
|
 |
| El podem contemplar al segon pont del Tren de Palau, abans de l'estació del Pont de Pedra |
|
El pont de Montcada de la línia de Barcelona a Vic, sobre el riu Ripoll, es una Warren subdividida amb taulell superior. |
|
| |
|
| Bibliografia |
| Eiffel - Bertrand Lemoine - Editorial Stylos - 1986 |
| |
| Truss - anglès. |
| Civil Engineering Portal -
What are the differences among Warren Truss, Howe Truss and Pratt Truss? - anglès |
| pghbridges.com - Bridge Basics - anglès |
| Gelosia (estructura) - Wiqudipeia - català. |
| Pont en treillis - article de Wikipedia - francès. |
| Truss britge - article de Wikipedia - anglès. |
| New York State Covered Bridge Society - Overview of the history of New York’s covered bridges - anglès. |
| |
|
| anar a inici --> |
| 03-04-2020 |
|
|
|
|
|
|
