Elementos a Flexión
Vigas.
Definición:
Los miembros en flexión son elementos estructurales de sección prismática, colocados normalmente en posición horizontal y que soportan cargas perpendiculares al eje longitudinal (en cualquiera de sus dos sentidos) y producen preponderantemente solicitaciones de flexión y cortante.
Los miembros en flexión son elementos estructurales de sección prismática, colocados normalmente en posición horizontal y que soportan cargas perpendiculares al eje longitudinal (en cualquiera de sus dos sentidos) y producen preponderantemente solicitaciones de flexión y cortante.
Secciones Transversales Típicas de miembros a flexión
Clasificación de las secciones.
- Tipo 1 (secciones para diseño plástico y para diseño sísmico) pueden alcanzar el momento plástico en vigas, y el momento plástico reducido por compresión en barras flexo-comprimidas, y conservarlo durante las rotaciones inelásticas necesarias para la redistribución de momentos en la estructura, y para desarrollar las ductilidades adoptadas en el diseño de estructuras construidas en zonas sísmicas.
- Tipo 2 (secciones compactas y para diseño sísmico) pueden alcanzar el momento plástico como las secciones tipo 1, pero tienen una capacidad de rotación inelástica limitada, aunque suficiente para ser utilizadas en estructuras diseñadas plásticamente, bajo cargas predominantemente estáticas, y en zonas sísmicas, con factores de comportamiento sísmico reducidos.
- Tipo 3 (secciones no compactas) pueden alcanzar el momento correspondiente a la iniciación del flujo plástico en vigas, pero no tienen capacidad de rotación inelástica. La falla de estas secciones ocurre por pandeo inelástico de uno de sus elementos. Pueden ser utilizadas cuando las solicitaciones han sido determinadas por un análisis elástico y las cargas son predominantemente estáticas.
- Tipo 4 (secciones esbeltas) tienen como estado límite de resistencia el pandeo local elástico de alguno de los elementos planos que las componen. Estas secciones no son capaces de desarrollar el momento plástico de la sección y no tienen capacidad de rotación inelástica post pandeo.
Las secciones en las que al menos un elemento excede los límites correspondientes a las del tipo 1 y 2 son tipo 3. Las secciones en las que al menos un elemento excede los límites correspondientes a las del tipo 3 son tipo 4.
λ = razón ancho-espesor
λp= límite superior Compacto
λr = límite superior No Compacto
Entonces:
Si λ < = λp Sección Compacta
Si λp < λ <= λr Sección No Compacta
Si λ > λr Sección Esbelta
Tipo de Secciones , en relación al Momento.
Relación Ancho - Espesor
Valores máximos admisibles de las relaciones ancho/espesor para perfiles IR
Longitudes no soportadas lateralmente.
El modo de falla de una viga, sin considerar el pandeo local, va a estar definido por la distancia entre soportes laterales o longitud no soportada lateralmente Lb. Existen dos valores límite que se deben considerar:
Para longitudes no soportadas lateralmente Lb, menores que Lp, el estado límite de plastificación controla o domina.
Para longitudes no soportadas lateralmente Lb, mayores o iguales que Lr, el estado límite de pandeo lateral por flexo-torsión elástico controla la resistencia de la viga. Está dada por el momento crítico de pandeo lateral por flexo-torsión elástico, multiplicada por el factor Cb para considerar el efecto y la forma del diagrama de momento.
Una primera estimación de Lp puede obtenerse igualando el momento crítico de pandeo lateral por flexo-torsión Mcr con Mp. El valor resultante, sin embargo, no garantiza que la viga tenga capacidad de deformación inelástica y, por lo tanto, Lp debe ser menor que ese valor.
El modo de falla de una viga, sin considerar el pandeo local, va a estar definido por la distancia entre soportes laterales o longitud no soportada lateralmente Lb. Existen dos valores límite que se deben considerar:
- 1. Lp es la longitud no soportada lateralmente máxima para lograr que la viga alcance el momento plástico y tenga capacidad de deformación inelástica después de este punto.
- 2. Lr es la longitud no soportada a partir de la cual la viga fallará por pandeo lateral por flexo-torsión elástico.
Para longitudes no soportadas lateralmente Lb, menores que Lp, el estado límite de plastificación controla o domina.
Para longitudes no soportadas lateralmente Lb, mayores o iguales que Lr, el estado límite de pandeo lateral por flexo-torsión elástico controla la resistencia de la viga. Está dada por el momento crítico de pandeo lateral por flexo-torsión elástico, multiplicada por el factor Cb para considerar el efecto y la forma del diagrama de momento.
Una primera estimación de Lp puede obtenerse igualando el momento crítico de pandeo lateral por flexo-torsión Mcr con Mp. El valor resultante, sin embargo, no garantiza que la viga tenga capacidad de deformación inelástica y, por lo tanto, Lp debe ser menor que ese valor.
Perfiles Compactos
Modos de falla de miembros en flexión
Existen cuatro modos principales de falla de los miembros en flexión.
1.- Fluencia o plastificación.
2.- Pandeo local de los patines o del alma.
3.- Pandeo lateral.
4.- Pandeo lateral por flexo-torsión.
Existen cuatro modos principales de falla de los miembros en flexión.
1.- Fluencia o plastificación.
2.- Pandeo local de los patines o del alma.
3.- Pandeo lateral.
4.- Pandeo lateral por flexo-torsión.
El fenómeno de pandeo lateral torsional, se ilustra claramente en el siguiente vídeo de libre visualización en youtube. En este se describe una viga apoyada en sus extremos y se induce una carga puntual por medio de un sistema hidráulico. La carga va aumentando de manera lineal hasta que ocurre el pandeo lateral del perfil.
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Material de Consulta:
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Conexiones:
En el siguiente video, se muestra los tipo de apoyos en las estructuras, los cuales los podemos dividir por el tipo de esfuerzos que generan, teniendo dos tipos:
a) Por Cortante
b) Por Momento
a) Por Cortante
b) Por Momento