LA PLASTIFICACION DE LA SECCION TRANSVERSAL DE UNA VIGA: Respuesta a la pregunta de Estructuras Metalicas.

LA PLASTIFICACION DE LA SECCION TRANSVERSAL DE UNA VIGA:

Si cargamos una viga a través de su eje longitudinal,  las cargas quedaran transversales a la sección. A medida que aplicamos la carga se inicia una deflexión o curvatura entre los apoyos de manera que la parte superior de la viga quedara comprimida y la parte de abajo quedara traccionada.

Suponiendo que las secciones planas seguirán permaneciendo planas; que existe un eje de simetría vertical y que las cargas se aplicaran en el eje longitudinal de la viga podemos deducir que la distribución de esfuerzos y deformaciones en la sección transversal de la viga cumple con un orden lineal que se inicia en 0 en el Eje Neutro Neutro y va aumentando hasta un máximo en las caras superiores e inferiores, formando  un par de fuerzas iguales y contrarias C = T (C arriba y T abajo cuando la carga se aplique de arriba hacia abajo).

Al aumentar la carga impuesta a la viga se llegara a un nivel en los extremos donde existe el máximo de tensiones en el que estas fuerzas equilibradas se acercaran a la de fluencia (En este caso  Fy). Todavía permaneciendo la distribución lineal.

A partir de aumentar la carga sobre la viga luego de tener a Fy como tensión máxima en la sección transversal, esta tensión al exceder Fy  iniciara la plastificación desde el extremo hacia el    E.N. en ambos extremos a consecuencia que en su estructura molecular han habido cambios en sus disposiciones internas que han originado esta plastificación.

Formacion Rotula

Ya excedido Fy empieza a configurarse en la sección una distribución no lineal de tensiones que para fines prácticos la idealizamos como un bloque rectangular desde el extremo de la viga hasta el E.N.

En   nuestro caso de la viga W, el extremo corresponde al ala y el E.N. se encuentra en la mitad de la altura del alma.

Para una sección rectangular el módulo de sección en el estado elástico es de

S=b.h²/6 y al alcanzar el estado plástico se convierte en Z = b.h²/4 de manera que si dividimos S por Z veremos que S es un 50% más pequeño que Z.

En las secciones W el aumento en la capacidad de Momento debido a la Plastificación es cercana al 12%, o sea que Mp/Mu >= 1.12.

Cuando la plastificación ocurre en la sección ocurre  como antes dijimos un cambio en la estructura molecular de la sección dando origen a una degradación del material por lo que antes era una sección continua da origen a una articulación  o rotula plástica. Donde esta ubicada la rotula, que no es un punto sino una zona se genera una inestabilidad dando lugar a la creacion de un mecanismo o estructura inestable.