Artículos de la vida cotidiana para explicar la importancia del confinamiento en elementos estructurales: ingeniería para todos

Saludos amigos de la comunidad científica de StemSocial en especial los que hacemos vida en la subcomunidad de Stem-Espanol de la que soy coordinador del área de ingeniería, me complace presentarles esta publicación en la que enaltecemos la premisa de “ingeniería para todos”, donde la creatividad es un aspecto fundamental, aplicada en esta ocasión en el estudio de la importancia del confinamiento en elementos estructurales de concreto armado , como vigas y columnas, siendo este confinamiento el que otorga el acero de refuerzo transversal, el cual en vigas suele tener el nombre de estribos y en las columnas el nombre de ligaduras.

En la imagen de entrada se aprecia una falla de tipo frágil en mi flauta dulce, básicamente se ha roto, y eso no queremos que suceda en nuestras vigas y columnas, es allí que el confinar aporta una importante resistencia para este tipo de esfuerzos de corte o de cizalla como también se les conoce. También hay una premisa basada en la experiencia, que señala que si el elemento está confinado es más resistente, como por ejemplo, cuando nos colocamos una faja al hacer ejercicio, de alguna forma esto representa un confinamiento del cuerpo, y se traduce en más resistencia.

@eliaschess333 me gustaría ver más ejemplos…

Imaginemos un pedazo de vela, de por si es bastante duro, dado que al aplicar una carga axial no experimentó deformación visible, pero sus fibras más pequeñas probablemente si experimentaron una mínima deformación . Acá el momento de la aplicación de la fuerza:

Entonces con ayuda de la cinta adhesiva cubrimos dicho trozo de vela, haciendo esto las veces del acero transversal en un elemento estructural como viga o columna, y se siente que el trozo de vela ofrece una mayor resistencia ante la aplicación de la carga axial, a continuación, te comparto esta experiencia en la siguiente imagen animada, acotando que este pedazo de vela simula en este caso a una columna.

Para afianzar más estas ideas, tomemos como modelo didáctico una goma de borrar, al igual que hicimos con el trozo de vela se aplica carga axial y vemos como experimenta una deformación visible, y luego la rodeamos de cinta adhesiva, es como si colocáramos una distribución de acero trasversal a lo largo del elemento.

Vemos en la imagen a continuación que la deformación es mucho menor, es decir, el elemento estructural en este caso simbolizado por una goma de borrar se hace mas resistente.

Todas estas situaciones vienen a enaltecer la importancia del acero de refuerzo transversal, a mayor confinamiento mayor resistencia, que en los elementos estructurales vigas y columnas viene materializada en una oposición a las fallas de tipo frágil, representadas por los esfuerzos de corte, como el que ilustra en la siguiente imagen:

No queremos que en nuestras estructuras ocurran este tipo de fallas, buscamos favorecer es esas fallas dúctiles, que pueden manifestar daño como una forma de amortiguamiento en el rango inelástico (punto que estaré abordando en una próxima publicación), pero no un colapso repentino. Este artículo que es bastante didáctico, busca dejar claro la importancia del acero transversal, y partiendo de esto, surgirán más publicaciones donde ahondaremos en las exigencias que este debe cumplir, para que el elemento estructural que los posea tenga un adecuado desempeño ante solicitaciones de importancia como las proveniente de un sismo. Espero estos análisis hayan sido de tu agrado, nos leemos en una próxima oportunidad. Escribió para ustedes:

Fuentes de Información Consultadas

Resistencia de Materiales: introducción a la mecánica de sólidos. Cuarta Edición. Adrew Pytel y Ferdinand Singer. 1994