¿Por qué las vigas se organizan con tanta frecuencia para formar triángulos en la construcción de puentes y otras estructuras? y ¿Cómo deciden los ingenieros subdividir en triángulos más pequeños? ¿En qué condición falla este arreglo? Si se retira el poste vertical, ¿qué tipo de falla sufrirá?

Answer 1

Aquí hay una respuesta un poco más técnica:

Los ingenieros estructurales organizan los miembros en configuraciones triangulares para formar una armadura (Nota: no todas las armaduras tienen un patrón triangular, por ejemplo, las armaduras Vierendeel son rectangulares). Hay muchas formas de patrones de armaduras triangulares:

Estas vigas de celosía son eficientes para cubrir tramos largos porque transfieren fuerzas a los miembros individuales mediante compresión axial o tensión axial. En una armadura de puente, el acorde inferior estará en tensión mientras que el acorde superior estará en compresión.

Por otro lado, las vigas típicas (sin armadura) transfieren fuerzas a través de la flexión. La rigidez axial de un miembro es a menudo mucho más rígida que la rigidez a la flexión de un miembro, especialmente cuando los tramos se alargan.

Por lo tanto, las vigas de celosía son más rígidas que las vigas normales porque 1) transfieren fuerzas a los soportes a través de la compresión / tensión axial de los miembros individuales en lugar de a través de la flexión, y 2) separan lo que sería un miembro largo en muchos miembros individuales más pequeños. reduciendo la probabilidad de pandeo en miembros cargados en compresión.

Las vigas Trusse a menudo pueden transferir las demandas de carga y cumplir con los requisitos de deflexión utilizando menos material que las vigas convencionales. Nos permiten diseñar puentes asombrosos y eficientes de largo recorrido como el Puente Ikitsuki en Japón:

Answer 2

Es un hecho bien conocido: los triángulos son estructuras muy fuertes, por lo que tiene sentido construir cosas a partir de ellos.

¿Por qué los triángulos son tan fuertes? Bueno, porque si tienes tres lados de los cuales sabes la longitud, también sabrás los ángulos dentro. No se puede distorsionar el triángulo sin distorsionar las vigas mismas.

Sin embargo, los rectángulos se pueden distorsionar para formar paralelogramos, incluso sin distorsionar los haces. Es por eso que hacen formas estructurales pobres.

Sin embargo, coloque una pieza transversal para formar dos triángulos:

Nota: Para obtener más detalles técnicos, consulte las respuestas de Quora User y Quora User.

Answer 3

La respuesta del usuario de Quora responde más o menos a su pregunta. Aunque me gustaría agregar un punto más y explicárselo desde el punto de vista de la mecánica de ingeniería.

En una disposición dada de vigas, cada “lado” del polígono se identifica como un “enlace” en la terminología de ingeniería.

El grado de libertad de un enlace viene dado por la fórmula:

F = 3 (n-1) – 2 l

dónde,
F = grados de libertad de un acuerdo
n = número de enlaces
l = no de pares

Para obtener más información sobre el grado de libertad, visite: Capítulo 4. Cinemática básica de cuerpos rígidos restringidos

Usando esta fórmula encontramos que para-

triángulo, F = 0
rectángulo, F = 1
Pentágono, F = 2

y así..
* en la figura anterior m = grados de libertad

Esto significa que los enlaces de un triángulo no pueden moverse bajo la aplicación de una fuerza, mientras que los enlaces de otras formas como rectángulo, pentágono, hexágono, etc. pueden moverse / rotar / deformarse fácilmente sobre sus juntas. (Eso es sentido común, ¿no?)

Por lo tanto, un rectángulo puede deformarse sobre sus juntas bajo la aplicación de una fuerza que, como un triángulo, no puede. Es por eso que un enlace rectangular se llama mecanismo (uno que se mueve) y un enlace triangular se llama estructura (uno que no se puede mover)

La resistencia de una disposición triangular depende de la resistencia del material utilizado en los enlaces y su grosor. No hay debilidad inherente en la disposición triangular.

En el caso de otros polígonos (rectángulo, pentágono, etc.) el grado de libertad es mayor que cero, por lo tanto, son inherentemente débiles en sus articulaciones.