Teoría Elástica vs Teoría Plástica

En esta publicación planteo y comparo la teoría elástica y plástica (rotura) para el diseño de estructuras de hormigón. Mencionando en primer lugar que a la hora de analizar o diseñar un elemento estructural de hormigón ya sea viga, columna, etc. Tenemos dos grandes teorías de las cuales nos podemos valer: Teoría Elástica o Teoría Plástica.

Teoría Elástica…

Para entender mejor el tema es recomendable leer el artículo Ciencia geek 1 Elasticidad y plasticidad una vez leído se entenderá que a la hora de someter un material  a esfuerzo, en este caso el hormigón y el acero, estos primero pasarán por una etapa de elasticidad antes de alcanzar su rango plástico. La teoría elástica se fundamenta en que nuestro elemento estructural deberá permanecer en el rango elástico.

Básicamente se plantea una linealidad entre las deformaciones máximas a compresión y las máximas a tensión, y de  aquí en adelante los libros utilizan leyes de triángulos básicas y varios artilugios matemáticos para obtener las fórmulas de análisis y diseño según la teoría elástica.

Mediante un diseño a la elástica se generan diseños sin grietas en los cuales el hormigón puede o no  aportar a tracción, como también llevar un control de los agrietamientos, los cuales serían muy leves.

Teoría Plástica

El diseño según la teoría plástica se conoce como diseño a la rotura, debido a que la característica más obvia de este diseño es que se plantea que el hormigón se encuentra en estado plástico en el punto de rotura. Debido a esto el concreto no trabaja a tensión y es el acero el que recibe en todos los casos toda la tensión. Esta teoría pauta la deformación unitaria máxima a la rotura del hormigón como 0.003,  con una curva de esfuerzo irregular la cual se traduce a un bloque de esfuerzo rectangular con un área equivalente.

VS

A la hora diseñar un mismo elemento con ambas teorías, con el diseño a la rotura obtendremos dimensiones y cuantía de acero menores que al hacerlo con un diseño elástico, esto debido a que se necesitará mayor dimensión y cuantía de acero para mantener el material en el rango elástico ante un mismo esfuerzo.

A la hora de hacer diseños de alta seguridad, para instalaciones del tipo nuclear, militar o de investigaciones de alto riesgo no se puede permitir agrietamientos, debido a que escaparían partículas de alto peligro para los humanos y animales. Es por esto que para este tipo de instalaciones se utiliza el diseño según teoría elástica.

Al día de hoy

Al día de hoy se utiliza la teoría plástica para la gran mayoría de los diseños, mientras que el diseño a la elástica se utiliza parcialmente para caso especiales como fundaciones o edificaciones especiales, realmente resulta sencillo elegir nuestra teoría de diseño debido a que todo está bien estandarizado.


Manuel Silverio

Autor de este post: Manuel Silverio

Trabajo en el área de Ingeniería Estructural y soy Ingeniero Civil egresado del Instituto Tecnológico de Santo Domingo (INTEC), República Dominicana.

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6 Responses

  1. victor alfonso
    victor alfonso 5 octubre, 2011 at 8:36 AM | | Reply

    muy explicito, te felicito!

  2. Yuri Villavicencio-Fdez
    Yuri Villavicencio-Fdez 5 octubre, 2011 at 11:48 AM | | Reply

    Muy buen aporte felicidades.

  3. adeluna100
    adeluna100 5 octubre, 2011 at 11:49 PM | | Reply

    Mil gracias por el aporte.

  4. Ing. Armando Castellanos
    Ing. Armando Castellanos 22 marzo, 2012 at 2:49 PM | | Reply

    Excelente aporte, siempre es bueno tener y leer articulos interesantes. Felicidades y gracias..

  5. Marcio Claure
    Marcio Claure 17 julio, 2013 at 8:34 PM | | Reply

    Muy buen aporte! me sirvio de mucho pa entender el porqu del tipo de metodo q utilizo en mis diseños…muchas gracias!!!

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