Un puente en celosía (; ) es un puente cuya superestructura de soporte de carga está compuesta por una celosía, una estructura de elementos conectados que generalmente forma unidades triangulares. Las barras (los elementos conectados entre sí que normalmente son rectos) pueden estar sometidas a tensión, compresión o, a veces, a ambas en respuesta a cargas dinámicas. Los puentes en celosía son uno de los tipos más antiguos de puentes modernos. Los tipos básicos de puentes en celosía que se muestran en este artículo tienen diseños simples que podían ser fácilmente analizados por los ingenieros de los siglos XIX y principios del y que eran económicos de construir porque usan los materiales de manera eficiente y ordenada
Diseño thumb|320px|Elementos integrantes de un puente de celosíaScience and Industry, Members of a Truss Bridge by Benj. F. La Rue, Home Study Magazine, Published by the Colliery Engineer Company, Vol 3, No. 2, March 1898, pages 67-68.
La naturaleza de una celosía permite el análisis de la estructura usando unas pocas suposiciones y la aplicación de las leyes del movimiento de Newton según la rama de la física conocida como Estática. Para su análisis se supone que las barras de las celosías poseen uniones articuladas en sus extremos. Esta suposición significa que los elementos de la celosía (cordones, montantes y diagonales) solo estarán sometidos a tensión o compresión. Se requiere un análisis más complejo cuando las uniones son rígidas y trasmiten cargas de flexión significativas sobre los elementos, como en una celosía tipo Vierendeel.
En el puente de la imagen las barras verticales están en tensión, las barras horizontales inferiores en tensión, cizallamiento y flexión, las barras diagonales externas y superiores en compresión, mientras que las diagonales interiores están en tensión. La barra vertical central estabiliza el cordón (el componente horizontal de una celosía) de compresión superior, evitando que pandee. Si el cordón superior es suficientemente rígido, entonces ese elemento vertical puede eliminarse. Si el cordón inferior es suficientemente resistente a la flexión y al corte, las barras verticales exteriores pueden eliminarse, pero apareciendo solicitaciones adicionales añadidas en otras barras en compensación. La capacidad de distribuir las fuerzas de varias maneras ha llevado a una gran variedad de tipos de puentes en celosía. Algunos tipos pueden ser más ventajosos cuando se emplea la madera para los elementos en compresión, mientras que otros tipos pueden ser más fáciles de erigir en condiciones particulares del sitio, o cuando el equilibrio entre los costos de la mano de obra, de la maquinaria y de los materiales tiene ciertas limitaciones favorables.
La inclusión de los elementos mostrados es en gran medida una decisión de ingeniería basada en la economía, que es un equilibrio entre los costos de las materias primas, la fabricación fuera de sitio, el transporte de los componentes, el montaje en el sitio, la disponibilidad de maquinaria y el costo de la mano de obra. En otros casos, la apariencia de la estructura puede adquirir mayor importancia e influir en las decisiones de diseño más allá de los simples requerimientos económicos. Los materiales modernos como el hormigón pretensado y los métodos de fabricación, como la soldadura automatizada, y los precios cambiantes del acero en relación con los de la mano de obra, han influido significativamente en el diseño de los puentes modernos.
Maquetas de puentes Una celosía pura se puede representar idealmente como una estructura articulada, en la que las únicas fuerzas que soportan las barras de la celosía son la tensión o la compresión, no la flexión. Esta idealización se utiliza en la enseñanza de la estática, mediante la construcción de maquetas de puentes con espaguetis . Un espagueti es frágil y aunque puede soportar una modesta fuerza de tensión, se rompe fácilmente si se dobla. Una maqueta de puente construida con espaguetis muestra el uso de una estructura en celosía para producir una estructura completa, útil y sólida, a partir de elementos individualmente débiles.
Historia de los puentes en celosía en los Estados Unidos thumb|left|Celosía de tipo Warren del antiguo Seaboard Air Line Railway, ubicado cerca del pueblo de Willow, Florida; abandonado desde mediados de la década de 1980. miniaturadeimagen|Puente en celosía sobre el río Johnson, Delta Junction, muy frecuentes en Alaska.
Debido a que la madera era un material de construcción abundante en los Estados Unidos, los primeros puentes con un diseño en celosía usaron generalmente secciones de madera cuidadosamente dimensionadas para las barras que trabajaban a compresión, reservando las barras de hierro para los elementos traccionados. Habitualmente se diseñaron como puentes cubiertos para proteger la parte estrictamente estructural de las inclemencias atmosféricas. En 1820, ya se patentó una forma simple de celosía, la celosía de enrejado de Town, que tenía la ventaja de no requerir ni mucha mano de obra ni mucho metal. Antes de 1850, se habían construido muy pocos puentes de celosía de hierro en los Estados Unidos.
Los puentes en celosía se convirtieron en un tipo común de puente construido desde la década de 1870 —cuando el metal comenzó a sustituir lentamente a la madera y los puentes de hierro forjado comenzaron a construirse a gran escala— hasta la década de 1930. Siguen conservándose ejemplos de esos puentes, pero su número disminuye rápidamente a medida que se demuelen y se reemplazan con nuevas estructuras.
Los puentes en celosía en arco fueron un diseño de celosía bastante común durante ese tiempo, caracterizados porque sus cordones superiores tienen forma de arco. Algunas compañías, como la «Massillon Bridge Company» de Massillon (Ohio) o la «King Bridge Company» de Cleveland, se hicieron muy conocidas en ese momento, ya que comercializaban sus diseños en ciudades y pueblos. El diseño del cordón superior como una cuerda de arco cayó en desgracia debido a la falta de durabilidad, y dio paso al diseño de la celosía Pratt, que era más fuerte. Una vez más, las compañías de puentes comercializaron sus diseños, con la empresa «Wrought Iron Bridge Company» a la cabeza. A medida que las décadas de 1880 y 1890 progresaban, el acero comenzó a reemplazar al hierro forjado como material preferido. Se usaron otros diseños de celosías en ese momento, incluida la de joroba de camello. En la década de 1910, muchos estados desarrollaron planos estándar de puentes en celosía, incluidos los puentes en celosía tipo "pony" (sin puntales superiores de conexión entre las dos celosías) Warren de acero. A medida que avanzaban las décadas de 1920 y 1930, algunos estados, como Pensilvania, continuaron construyendo puentes en celosía de acero, incluidos masivos puentes para largos vanos. Otros estados, como Míchigan, eligieron en cambio como puentes estándar los de vigas y jácenas de hormigón y solo construyeron una cantidad limitada de puentes en celosía.
Tipos según la posición del tablero de rodadura Los puentes en celosía pueden disponer el tablero en la parte superior, en la media o en la parte inferior de la celosía. Los puentes con el tablero de rodadura en la parte superior o inferior son los más comunes ya que eso permite que tanto la parte superior como la inferior puedan ser convenientemente rigidizadas, formando una celosía en caja (los planos transversales también son vigas en celosía). Cuando el tablero está encima de la celosía se llama celosía de tablero (deck truss) (un ejemplo de esto fue el puente del río Misisipi I-35W). Cuando los elementos de la celosía se encuentran tanto por encima como por debajo del tablero, se denomina celosía pasante (through truss) (un ejemplo de esta aplicación es el Pulaski Skyway), y cuando los lados se extienden por encima de la plataforma pero no están conectados, una celosía tipo pony o media celosía (pony truss o half-through truss; sin puntales superiores de conexión entre las dos celosías).
A veces, tanto los cordones superiores como los inferiores soportan ambos tableros, formando una celosía de dos pisos. Esta disposición se suele utilizar para separar el ferrocarril del tráfico rodado, o para separar las dos direcciones del tráfico de automóviles y así evitar la posibilidad de colisiones frontales.
Dado que los puentes en celosía tienen soportes sobre el tablero a lo largo del puente, cuando se usan en carreteras pueden ser golpeados por los vehículos (una sobrecarga accidental): el puente I-5 Skagit River colapsó después de un accidente así, y tales impactos fueron comunes y requerían reparaciones frecuentes para evitar el colapso.
Tipos de celosías usadas en puentes
Los puentes son los ejemplos más conocidos del uso de celosías. Hay muchos tipos de celosía, algunos datados hace cientos de años atrás. A continuación se muestran algunos de los diseños más comunes.
Celosía Allan thumb|right|Esquema de la celosía Allan
La celosía Allan fue ideada por el ingeniero civil australiano Percy Allan (1861–1930), diseñador de 583 puentes, en su mayoría en Nueva Gales del Sur. La celosía es fundamentalmente una celosía Howe en la que en el tramo o tramos centrales se han dispuesto barras en cruces de san Andrés.
La primera celosía Allan se completó el 13 de agosto de 1894 sobre el arroyo Glennies en Camberwell, Nueva Gales del Sur y el último puente Allan se construyó sobre el arroyo Mill, cerca de Wisemans Ferry en 1929. Terminado en marzo de 1895, el puente Tharwa ubicado en Tharwa, en el Territorio de la Capital Australiana fue el segundo puente en celosía Allan que se construyó, y es el puente más antiguo que sobrevive en el Territorio de la Capital Australiana y el puente Allan más antiguo utilizado continuamente. Completado en noviembre de 1895, el puente Hampden en Wagga Wagga, Nueva Gales del Sur, el primero de los puentes de celosía Allan con arriostramiento aéreo, se diseñó originalmente como un puente de acero pero se construyó con madera para reducir el costo. En su diseño Allan usó la corteza de hierro australiana para fortalecerlo. Un puente similar también diseñado por Percy Allen es el Victoria Bridge en Prince Street, Picton, New South Wales. También construido de corteza de hierro, el puente todavía está en uso hoy para el tráfico peatonal y ligero.Google-maps "-34.180255,150.610654" clearly shows bridge with traffic
Puente Bailey Puente en Saint-Dié-des-Vosges sobre el río Meurthe, Francia|mini|left thumb|Esquema de la celosía Bailey
Un puente Bailey es un puente portátil prefabricado diseñado en 1941 para uso militar por el ingeniero civil inglés Donald Coleman Bailey (1901–1985) como una solución al mayor peso de los nuevos tanques que se estaban desarrollando en las primeras fases de la Segunda Guerra Mundial. Esta invención es considerada uno de los mejores ejemplos de ingeniería militar durante la Segunda Guerra Mundial. Se utilizó para salvar luces de hasta 60 metros y permitía la circulación de vehículos de hasta 70 toneladas. Su ensamblado no requería de herramientas especiales o de equipo pesado, duraba apenas unas horas y podía realizarse incluso bajo fuego enemigo. El ejército británico instaló en Italia y en el norte de Europa. El puente se ensambla como un mecano mediante el ensamblado de elementos de unos 3 m de longitud, fácilmente transportables en camión y movidos por 1, 2, 4 (202 kg) o 6 personas (272 kg). Se montaba en la orilla sobre unos railes, con una longitud el doble de lo necesario para evitar el vuelco, y luego se empujaba sobre los rieles hasta la ubicación prevista. La parte sobrante se desmontaba después del tendido. Dos horas eran suficientes para que 40 zapadores instalasen una estructura básica de 24 metros de largo. Los elementos de la celosía prefabricados y estandarizados se pueden combinar fácilmente en diversas configuraciones para adaptarse a las necesidades del sitio.