¿Qué es la rigidez del haz?
En ingeniería estructural, la rigidez de la viga es la capacidad de una viga para resistir la deflexión, o flexión, cuando se aplica un momento de flexión. Se produce un momento flector cuando se aplica una fuerza en algún lugar en el medio de una viga fija en uno o ambos extremos. También ocurrirá si se aplica un par a la viga, aunque esto es menos común en aplicaciones del mundo real. La rigidez de la viga se ve afectada tanto por el material de la viga como por la forma de la sección transversal de la viga.
La motivación para diseñar una viga que resista la deflexión es fácil de apreciar en el caso de un puente. Por ejemplo, el concreto es excelente por su resistencia a la compresión, pero un puente hecho únicamente de concreto sería una mala elección. El concreto no es fuerte cuando está doblado; un puente hecho de concreto se hundirá en el medio debido a la gravedad y probablemente se derrumbará. El puente podría ser mucho más fuerte si tuviera algún tipo de base, o esqueleto, para evitar que se desvíe demasiado en el medio.
La rigidez del haz se puede calcular utilizando dos factores. El primer factor es el módulo elástico . Esta es una propiedad del material que se relaciona con la tendencia del material a deformarse o estirarse cuando se aplica tensión. Si la viga está hecha de acero inoxidable, tendrá un módulo elástico más alto que, por ejemplo, el aluminio. Esto se debe a que si se aplican las mismas fuerzas a la misma forma de acero y aluminio, el objeto de acero se deformaría menos. Aunque los metales no se deforman mucho en comparación con las bandas de goma, se comportan de la misma manera; se extienden proporcionalmente a la fuerza con la que los empuja. Por lo tanto, una viga hecha de un material con un alto módulo elástico tendrá una alta rigidez de la viga, por lo que es menos probable que se doble.
El otro factor en la rigidez de la viga es el momento de inercia del área de la sección transversal de la viga. Esto tiene que ver con la distribución vertical de material cerca o lejos del centro de la viga. Un diseño de viga de uso frecuente en ingeniería civil con un momento de inercia de área alta es la viga en I. Se llama I-beam debido a su sección transversal, que tiene la forma de la letra 'I'. Esta forma enfoca gran parte del material hacia la parte inferior y superior de la sección transversal con solo suficiente material en las regiones centrales para conectar las partes externas. La razón de esta forma es que maximiza el momento de inercia del área para una cantidad dada de material. El material más común utilizado en vigas en I es el acero, que proporciona un alto módulo elástico. Estas dos propiedades de la viga en I le dan una rigidez muy alta.