RESISTENCIA Vs. RIGIDEZ

A menudo oyemos opiniones de Profesionales en las cuales mencionan las palabras Resistencia y Rigidez, a veces como sinónimos y en otras atribuyéndoles propiedades que no les competen.

Por ejemplo, en estos días leí un artículo sobre materiales de construcción en el que se le asignaban propiedades a la Fibra de Carbono de aumentar la Rigidez de los elementos a los cuales se les coloca.

En otras ocasiones oímos hablar de que tal o cual edificación tienen resistencia a sismos, etc.

Para aclarar conceptos vamos a definir los dos términos.

Resistencia es la capacidad de un cuerpo, elemento o estructura de soportar cargas de sin colapsar.

Rigidez es la propiedad de un cuerpo, elemento o estructura de oponerse a las deformaciones. También podría definirse como la capacidad de soportar cargas o tensiones sin deformarse o desplazarse excesivamente.

Ambas definiciones son del autor. Si miramos ambas definiciones veremos que están asociadas pero no significan lo mismo.

En la Resistencia lo importante es soportar, aguantar, mientras que en la Rigidez lo importante es el Control de las Deformaciones y/o Desplazamientos.

La Resistencia depende de las propiedades mecánicas de los materiales constitutivos (Resistencia mecánica, Modulo de Elasticidad, etc.) y del tamaño de la sección. La Rigidez depende también del Módulo de Elasticidad, la sección, pero también de la Inercia y la longitud del elemento.

Muchos también mencionan Rigidez e Inercia como sinónimos lo cual es incorrecto pues la inercia es solo uno de los parámetros asociados a la Rigidez.

 Para comprender mejor explicaremos por medio de un ejemplo:

Cuando calculamos una viga para que soporte una determinada carga, P. Ej, una viga de madera que debe soportar una carga concentrada obtenemos una sección capaz de soportar dicha solicitación. Pero puede ocurrir que al estar operando las solicitaciones sobre la viga esta vibre demasiado y tengamos que aumentar la sección para evitar dichas vibraciones. También es posible que añadamos otro material que aumente la rigidez de la sección para lograr lo mismo. Este es el tipico caso del Diseno de Encofrados los cuales deben ser resistentes para no colapsar pero lo suficientemente rigido para no deformarse.

Existen materiales que aumentan la Resistencia de los elementos a los que se les coloca. Ese es el caso de la Fibra de Carbono. Pero esta no aumenta la Rigidez.

Por otro lado existen muchos tipos de Rigidez:

-Rigidez axial.

-Rigidez flexional.

-Rigidez a cortante.

-Rigidez torsional.

Cuando diseñamos un entrepiso es posible que aunque este correctamente diseñado pueda vibrar  cuando se le de uso. Por  eso es importante que además del diseño estructural por resistencia se chequeen los desplazamientos a fin del control de las vibraciones.

Cuando disenamos una edificacion en una zona no sismica bastara con disenar las columnas por resistencia, pero en zonas sismicas habra que tomar en cuenta los desplazamientos laterales.

En el caso de la Ingeniería Sismorresistente ese es uno de los tópicos más importantes a tomar en cuenta. En el Diseño automotriz, aeronáutico y espacial es aún más importante.

La rigidez podemos incrementarla aumentando la sección, añadiendo materiales con mayor módulo de elasticidad, pero también disminuyendo la longitud del elemento.  

Cuando aplicamos una carga lateral a un entrepiso con una sola columna esta se deformara de acuerdo a su rigidez. Si colocamos dos columnas de igual sección la deformación será menor e ira disminuyendo según aumente la cantidad de columna o si aumentamos las secciones. Por lo contrario si a ese entrepiso le aumentamos la altura su rigidez disminuirá.

Esperamos que este sencillo artículo ayude a tener conceptos más claros.