RIGIDEZ DE LAS ESTRUCTURAS Y RESISTENCIA DEL CONCRETO

Experto
EDUARDO CLAROS

Ingeniero Civil

RESUMEN: 

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.

Referencias:

  • Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR – 10. Título C – Concreto Estructural.
Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

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.

CONCLUSIÓN

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.

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Acerca del autor

  • EDUARDO CLAROS

    Profesión: Ingeniero Civil
    País: Colombia

    Soy Ingeniero Civil Especialista en Patología de la Construcción. Desde muy pequeño me gustaba armar y desarmar objetos, rompecabezas y demostré gran habilidad para las matemáticas. Trabajé como Jefe de Planta de Concreto durante seis años y actualmente soy Asesor Técnico en Argos. Mi área de fortaleza es la Patología del Concreto.

    'Me gusta entrar al detalle de las cosas, su funcionamiento y origen. Soy perfeccionista'.

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