Elementos Estructurales
Barra
Se considera Barra a todo elemento lineal de forma y materiales indeterminados. Su representación esquemática se realiza a través de su directriz o eje.
gráfico de una barra de sección cilíndrica
Sección
La Sección de un cuerpo u objeto es el corte del mismo realizado a través de su plano longitudinal o tranversal. En estructuras lo definimos como sección de una barra al corte de la misma a través de un plano perpendicular a su directriz.
Una barra se define, por su forma, a través de su sección.
gráfico de barra
Canto
Toda sección tiene dos direcciones principales: X e Y. La base de la sección determina la dirección XX´, y la altura de la sección determina la dirección YY´. De manera que, se define como canto de una sección a la dirección Y, es decir su altura, respecto de su plano horizontal dado por la dirección X. Como está referido a su plano horizontal, el plano XX´, al girar la sección, cambia la base y por ende cambia el canto.
gráfico de la sección de la barra
Nudo
El nudo es el medio de unión de dos o más barras.
Según sea el medio de unión utilizado: apoyo simple, apoyo deslizante, empotramiento o articulación, las barras reciben la calificación de apoyadas, empotradas o articuladas, de acuerdo al caso.
Resistencia y Deformabilidad de una Barra
Observemos los tablones de madera que se utilizan en obra, varios de ellos colocados planos forman los andamios llamados borriqueta.
Al cargar peso sobre los mismos, se deforman considerablemente. En cambio, si giramos el mismo tablón, apoyando el grueso del tablón, como por ejemplo en las zancas de una escalera, el tablón puede resistir cargas mucho mas pesadas.
El tablón utilizado en ambos casos es de madera, de sección rectangular constante y de la misma longitud. Solo se ha modificado su posición con respecto al canto, es decir su plano horizontal.
De esta observación deducimos que: A Mayor Canto, Mayor Resistencia.
El tablón resiste las cargas en los dos casos pero no se deforma de la misma manera, por tanto: A Mayor Canto, Menor Deformación.
Por lo expresado anteriormente vemos entonces que resistencia y deformación están íntimamente ligados. Y cuando ya no es capaz de deformarse más, se rompe.
Cuando una barra es capaz de deformarse, diríamos que está viva, soporta ciertos Esfuerzos; por lo cual se deforma al aparecer la carga y recupera su forma original cuando se quita la carga que ha producido la deformación.
Flecha y Contraflecha
Veamos el tablón, apoyado sobre borriquetas, como adopta una forma distinta a la original cuando está sometida a una carga central.
Tomando un cordel y fijando sus puntas a cada extremo del tablón, vemos que al tensarlo podemos medir la deformación sufrida en relación a la horizontal (llamada tendel).
A ese valor lo llamamos Flecha.
Supongamos que podemos darle al tablón una deformación inicial contraria a la anterior, es decir una contraflecha. Observamos que al someter al tablón con la misma carga que antes, la deformación ahora, es nula.
Dando una flecha negativas se consigue mejorar las características resistentes de una barra determinada. Ésto es justamente lo que hace el pretensado y postensado.
Momento de Inercia de una Sección
Cuando al tablón se lo coloca plano, observamos su deformación notable al momento de actuar una carga o acción, mientras que al colocarlo de canto (apoyado sobre su grueso) la deformación es menor. ¿Porqué?
Observando la deformación del material, vemos que las fibras inferiores del tablón se estiran, y las fibras superiores se contraen. Mientras que la directriz de la barra, no se estira ni se contrae, no sufre deformaciones, es la llamada fibra neutra.
Cuanto más alejada de la fibra neutra se encuentran las fibras exteriores, tanto las comprimidas como las traccionadas, menor es la deformación que sufre la barra.
A este comportamiento se lo denomina Momento de Inercia respecto de un eje X ó Y, y que se define como la capacidad resistente de uan determinada sección, ante un esfuerzo determinado.
I sub x = [base x (altura)3] dividido por 12
Como se ve en la fórmula, el momento de inercia de una sección rectangular está en relación directa a la altura de la sección elevada al cubo.
Por lo expuesto, decimos que:
A mayor inercia, mayor resistencia, por lo tanto, menor deformación.
La resistencia, la deformación y la inercia están íntimamente relacionadas.
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