¿Qué es la deflexión del haz?

Muchos edificios utilizan un marco estructural de acero para soportar el peso del edificio, su mobiliario y todas las personas que trabajan o visitan allí. Se pueden usar otros materiales para soportar edificios, incluido el hormigón armado, que es hormigón con un marco de acero interno llamado barras de refuerzo. Los arquitectos diseñan la estructura de la viga utilizando cálculos para las diversas tensiones que se producen por el peso del edificio, las personas o los vehículos, y cualquier posible efecto del viento o la nieve. Las tensiones provocan la deflexión de la viga, que es la flexión o torsión de los miembros estructurales debido a las cargas del edificio, el movimiento de personas o el clima cambiante.

Las vigas estructurales pueden estar expuestas a diferentes tipos de tensión. La tensión es una fuerza que separa la viga, lo que el acero puede resistir bien, pero el hormigón no. La barra de refuerzo se coloca dentro de las estructuras de hormigón armado para resistir las fuerzas de tensión.

La compresión es una fuerza que empuja desde ambos extremos de una viga hacia el centro. Cualquier pared o viga vertical está sometida a un esfuerzo de compresión debido al peso del edificio sobre ella. El hormigón resiste muy bien las fuerzas de compresión y el acero algo menos porque puede doblarse. Es por eso que el acero estructural se produce en una forma que se parece a una letra mayúscula «I», llamada viga en I. Estos están diseñados con dos placas de acero colocadas a 90 grados de una viga principal y que se extienden a lo largo de la misma para evitar que se tuerzan o se doblen.

La cantidad de deflexión de la viga depende del tamaño de la viga, los materiales utilizados y el peso y la posición de cualquier objeto colocado sobre ella. Un piso de concreto vertido sobre una estructura de vigas de acero puede tener poca deflexión, porque el peso del piso se distribuye o se extiende uniformemente sobre toda la superficie de la viga. Las vigas verticales de los muros deben estar diseñadas para soportar el peso, llamado carga, del acero y el piso de concreto para evitar cualquier deflexión en los muros.

Una viga se puede desviar más si se coloca un gran peso en el punto más alejado de donde la viga está apoyada o unida al edificio. Este tipo de carga es muy importante para los cálculos de deflexión de vigas y puede requerir vigas adicionales o muros de soporte por debajo del punto máximo de deflexión. Las vigas que solo se apoyan en un extremo también se analizan cuidadosamente para detectar la desviación de la viga.

Cualquier estructura apoyada en un extremo se llama voladizo y se usa comúnmente para balcones, pasillos y diseños de techos en voladizo. El voladizo debe diseñarse cuidadosamente para soportar las cargas máximas esperadas de objetos o personas, así como un factor de seguridad generoso. Se pueden agregar cables que se extienden hasta el piso de arriba o postes de soporte debajo de la sección en voladizo para soportar cargas adicionales, pero pueden afectar la estética o el atractivo visual del diseño en voladizo.

Otra preocupación de diseño es la vibración, que es una forma de deflexión del haz. Los terremotos, los vientos y el movimiento de personas o vehículos pueden hacer vibrar el acero estructural o el concreto. La vibración es un movimiento repetido del rayo en un movimiento hacia adelante y hacia atrás. Puede ser aceptable en pequeñas cantidades, pero las vibraciones más grandes pueden dañar las paredes o el mobiliario, o incluso provocar la destrucción del edificio. Esto puede ocurrir de manera diferente dependiendo de dónde se apoyen las vigas y debe incluirse en el diseño de estructuras de acero u hormigón.