Aplicacion de Momento de Inercia a Ing Civil

República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Bolivariana Sección 05ICVD01--Período: 2012-1.

Profesor: -

Alumna:

Ing. Sergio Cermeño. * Ana Montoya. 20.233.841.

San Fernando de Apure, junio de 2012.

Aplicaciones del Momento de Inercia en la Ingeniería Civil El momento de inercia es muy importante en el área de la Ingeniería Civil, especialmente el diseño de elementos estructurales (como vigas y columnas), debido a que, la inercia es con lo que diseñas, y depende de la geometría del material. Entre sus aplicaciones en este ámbito de la Ingeniería, se pueden citar: -

En el prediseño de secciones para análisis y obtención una primera aproximación de las secciones que se utilizarán en un modelo estructural. Los principales parámetros que definen una sección estructural son el área y sus momentos de inercia en los ejes principales; lo cuales se encuentran regidos por una carga axial y los momentos flexionantes en los ejes principales.

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La Obtención de los momentos en cada columna, permiten proponer las dimensiones de éstas, que satisfagan los requerimientos de área y de estas dimensiones dependen ahora de los materiales a emplear.

El momento de inercia se relaciona con las tensiones y deformaciones máximas producidas por los esfuerzos de flexión en un elemento como una viga, por lo cual este valor determina la resistencia máxima de un elemento estructural bajo flexión junto con las propiedades de dicho material. Eso se aplica en deformación y/o deflexión en vigas y es fácilmente visible en el Pandeo de Columnas; que lo soportan los elementos alargados (pandeo o flexión lateral), a diferencia de las intermedias (que sufren la compresión y la deflexión) y las cortas (solo la compresión). El momento de inercia también es fundamental en el cálculo

de las tensiones que es fundamentales en los Cables para el soporte de las tensiones y fuerzas que pueden soportar. El momento de inercia es una propiedad geométrica de un área y representa la distancia de un área con respecto a un eje dado. En el análisis de vigas y columnas, el diseño del tamaño de estos elementos está relacionado con el momento de inercia, y éste, apropiada que debe tener

define la forma

la sección del elemento estructural. La

resistencia a la flexión varia con el momento de inercia, por eso, las columnas macizas apenas se emplean, pues a igual sección o peso por metro lineal tienen menor resistencia, por ser menos su momento de inercia. Al ser el momento de inercia aplicable a la rotación más que al movimiento en línea recta, conocer las propiedades de los materiales como lo son: Módulo de elasticidad, módulo de Poisson, módulo de cortante, constante térmica, área, momento de inercia en los ejes principales

y

la

constante

de

torsión

permitirán

determinar

desplazamientos en estructuras tanto verticales como horizontales, esto nos dará una idea clara de la rigidez de la estructura propuesta, y si los desplazamientos son inaceptables, el incremento en las dimensiones de las secciones

de las columnas será una de las modificaciones

sustantivas. Si no se considera suficiente este incremento, o no es conveniente por razones de orden físico, se puede recurrir a los muros. Con esto, se podrá realizar un prediseño y/o revisión de las secciones propuestas con anterioridad, y estudiar su factibilidad permitiendo el cálculo de una cuantificación aproximada del material a emplear, lo cual dará una idea del costo de la estructura.

UN EJEMPLO… En la realización del prediseño de las secciones (o áreas) de los elementos estructurales: Si se tienen dos barras de dimensiones iguales, una de acero de alta resistencia y otra de acero ordinario… ¿Cuál resistirá una mayor carga critica? Las dos se pandearían bajo la misma carga crítica, ya que aunque sus resistencias son muy diferentes tienen prácticamente el mismo modulo elástico. La carga crítica que puede producir el pandeo en una columna no depende del material. ¿Y cómo se puede optimizar la resistencia al pandeo? Aumentando lo más posible el momento de inercia de la sección respecto a cualquiera de los ejes principales, es decir, para el área el material se aleja como sea posible del centro de gravedad; de manera que los momentos de inercia con respecto a los ejes principales sean iguales, o lo más parecidos posible. Lo anterior, ¿Qué significa? Si se quiere diseñar una columna de acero, y la longitud de la misma no se puede cambiar, y el material tampoco porque es acero, lo que se puede diseñar es la geometría de esta, lo mismo pasa con un cable, con una viga, con una armadura, etc… y, se debe cambiar la distancia entre la carga que debe soportar y los ejes de la columna.