Frecuentemente se asocia la rigidez de las estructuras con la resistencia del concreto y es importante saber diferenciar los conceptos y lo que ello deriva. En este artículo conoce cuál es la diferencia y la relación entre estas dos variables. Quisiera iniciar esta entrada con la definición de dos conceptos fundamentales: rigidez y resistencia.
La rigidez de las estructuras, es la propiedad que tiene un elemento estructural para oponerse a las deformaciones o, dicho de otra manera, la capacidad de soportar cargas sin deformarse o desplazarse excesivamente.
La rigidez de las estructuras está en función del módulo de elasticidad del concreto, el momento de inercia y la longitud del elemento.
Resistencia del concreto, es la capacidad de un concreto de soportar esfuerzos sin romperse, y depende de las propiedades mecánicas de los materiales que lo constituyen (resistencia mecánica, módulo de elasticidad, etc.) y del tamaño de la sección.
Hay materiales que aumentan la resistencia del concreto, pero no necesariamente la rigidez.
Esto nos deriva a los conceptos de módulo de elasticidad y momento de inercia, en los cuales el módulo de elasticidad está en función de la resistencia del concreto, de tal forma que la NSR-10 lo define como la relación entre el esfuerzo normal y la deformación unitaria correspondiente C.8.5.1.
Gráfica NSR-10 Relación entre esfuerzo normal y deformación unitaria
Con base en estos resultados teóricos, se puede observar que las diferencias en las deformaciones son mínimas entre las diferentes resistencias de los concretos.
Sin embargo, realizando los ensayos de módulo de elasticidad según la NTC 4025, para un mismo tipo de resistencia de concreto con diferentes tipos de agregados se obtienen diferentes módulos elásticos, por lo cual el módulo de elasticidad depende de la calidad y dureza de los agregados.
¿Cómo se puede incrementar la rigidez de una estructura?
La rigidez de una estructura se puede incrementar:
Aumentando la sección del elemento estructural
Añadiendo materiales con mayor módulo de elasticidad
Disminuyendo la longitud del elemento.
Ejemplo 1: Se tienen dos mesas con diferentes secciones en sus patas, ¿cuál es más rígida si aplicamos una fuerza horizontal?
La mesa más rígida, será la B, porque tiene la sección de las patas mayor que la mesa A.
Ejemplo 2: Se tienen dos mesas con la misma sección en sus patas pero con diferente altura, ¿cuál es la mesa más rígida, si aplicamos una fuerza horizontal?
La mesa más rígida será la A, porque la longitud de las patas es más corta que la de mesa B.
Las diferencias de resistencia a la compresión en una estructura ya sea por utilizar concretos con diferentes resistencias en los pisos o por obtener variaciones en los resultados, poco influye en las deformaciones de estructura.
Al realizar ensayos de módulo de elasticidad para un mismo tipo de resistencia de concreto con diferentes tipos de agregados se obtienen diferentes módulos elásticos, por lo cual el módulo de elasticidad depende de la calidad y dureza de los agregados.
Con base en lo anterior, es muy importante que las edificaciones o proyectos se construyan como están diseñados, ya que cambios en su longitud, en su sección o en la calidad de los materiales va a afectar su comportamiento estructural.
Credito: Argos - Medellin, Colombia
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