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.

Proceso de formacion rotula o plastificacion

Ingeniero Civil con Master en Tecnología y Organización de la Construcción, Master en Control de la Calidad de la Producción Industrial y Master en Ingeniería Estructural Sismo-Resistente. República Dominicana

Comments (5)

  • Reply Victor Yuniork Ramirez - 24 octubre, 2011

    Gracias por el aporte Ing. Cabrera, explicación simple y explicita de el comportamiento de la plastificación en la sección transversal en vigas metálicas. Gracias nuevamente en molestarse en compartir sus conocimientos con nosotros.

  • Reply Jose Rafael Cabrera - 24 octubre, 2011

    Gracias Yuniork. De verdad que no es una molestia transmitir lo poco que uno pueda aprender.

  • Reply JAVIER AMEZCUA MEXICO - 24 octubre, 2011

    inge simpre he querido aprender sobre contraventeos las diagonales que se colocan entre marcos para controlar desplazamientos publique algo del tema porfa

  • Reply Jose Rafael Cabrera - 24 octubre, 2011

    O.K. Javier. Puedes esperarlo en los proximos dias. Creo que es un tema interesante.

  • Reply Octavio Guerrero - 16 octubre, 2019

    Muy buena información, no tiene información de como es la formación de rotulas plásticas en una cercha industrial
    agradecería alguna bibliografia

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