ARTICULACION PLASTIICA MECANISMO DE COLAPSO

INTRODUCCION

Cuando el esfuerzo en un punto de una estructura dctil de acero alcanza el esfuerzo de fluencia, esa parte de la estructura fluir localmente permitiendo el reajuste de los esfuerzos en alguna medida.Cuando el momento se incrementa mas all del momento de fluencia, cuando la distribucin de esfuerzos ha alcanzado esa etapa se dice que se ha formado una ARTICULACION PLASTICA, por que no puede resistir ningn momento adicional.El momento plstico es el momento que producir una plastificacin completa en una seccin transversal del miembro.

DEFICION:Rtula: Mtodo o forma de unin entre dos o ms elementos conservando cada uno de ellos su individualidad. Tambin llamada articulacin, junta de pasador, unin articulada.Rtula plstica: Estado plstico que alcanzan todas las fibras de un elemento estructural al producirse una articulacin en la seccin transversal del mismo. Tambin llamada articulacin plstica.Mecanismo de Colapso:Un mecanismo de colapso est formado por el nmero mnimo de articulaciones plsticas capaz de permitir que la viga se agote cuando se sobrepasa levemente la carga ltima.

SECCIONES TRANSVERSALES ESTRUCTURALES Como el eje de flexin de las vigas es siempre el de mayor momento de inercia (eje X- X), se requieren secciones estructurales de mayor peralte que el de las utilizadas como columnas flexo-comprimidas. Las vigas estn sujetas preponderantemente a flexin uniaxial y cuando se utilizan perfiles IR se cargan en el plano de simetra que corresponde al de menor momento de inercia.En la siguiente figura se muestran los perfiles de uso frecuente en vigas, siendo el ms popular los perfiles IR laminados, ya que resisten momentos flexionantes importantes.Las secciones armadas de seccin transversal distinta a la de los perfiles I se utilizan en vigas que soportan cargas de gran magnitud que producen momentos flexionantes elevados y que pueden causar pandeo lateral por flexo-torsin. Las secciones de alma abierta (armaduras) se utilizan eventualmente cuando se necesita espacio para canalizar las instalaciones elctricas, hidrosanitarias o de aire acondicionado a travs del alma de la viga, o para cargas ligeras y grandes claros, como las cubiertas de naves industriales.

Teora elstica simple para el diseo de vigasLos principios fundamentales del diseo elstico son ampliamente utilizados a nivel mundial en estructuras de acero desde hace ms de un siglo. Para entender las diferencias entre el diseo elstico y plstico, se considera una viga doblemente empotrada y que soporta una carga uniformemente repartida. El diseo elstico se basa en una distribucin lineal de esfuerzos y deformaciones. El criterio de diseo de la viga estipula que los esfuerzos de flexin mximos en las fibras extremas de sta, ocasionados por la carga actuante, no deben exceder los esfuerzos permisibles de flexin estipulados en las Especificaciones del AISC.As, la viga tiene una reserva de capacidad a flexin y su comportamiento es elstico lineal, los momentos flexionantes mximos (negativos) se presentan en los apoyos empotrados y en la seccin media de la viga se presenta el momento flexionante mximo positivo, cuyo valor corresponde a la mitad del momento flexionante negativo en los apoyos.Lo anterior significa que la viga todava puede soportar carga; sin embargo, en el diseo elstico no se permite que se formen las articulaciones plsticas en los apoyos y en la seccin media de la viga, ya que esta hiptesis es la base del diseo plstico.

Diseo de vigas de acuerdo con la teora plstica simpleLa base para calcular la carga ltima (resistencia mxima plstica) de una viga es la resistencia del acero en el intervalo plstico.El acero estructural tiene la propiedad de deformarse plsticamente despus de alcanzar el punto de fluencia.As, cuando ciertas secciones transversales de una estructura alcanzan el esfuerzo de fluencia, stas se mantienen al mismo nivel de esfuerzo bajo deformacin creciente, mientras que otras partes menos esforzadas se deforman elsticamente, hasta que alcanzan tambin la condicin de plastificacin o fluencia.

Puesto que finalmente, todas las secciones transversales crticas de la viga alcanzan la condicin de fluencia o plastificacin, el anlisis se simplifica considerablemente, debido a que solamente se necesita considerar este hecho.No es importante reconocer cmo se redistribuyen los momentos flexionantes en la estructura sino solamente debe reconocerse que efectivamente se redistribuyen.

Las articulaciones plsticas pueden formarse en:a) Los empotramientos, los nudos rgidos y las uniones no articuladas donde concurran dos o ms elementos.b) Los apoyos intermedios de las vigas continuas.c) Los puntos de aplicacin de las cargas concentradas.d) Bajo cargas distribuidas, a partir de los puntos donde el momento flector es mximo.

EL MECANISMO DE COLAPSOUna viga estticamente determinada falla si se desarrolla en ella una articulacin plstica, la teora de diseo plstico no es muy til en estructuras estticamente indeterminadas. Su gran valor se manifiesta en las estticamente indeterminadas. Para que una estructura estticamente indeterminada falle es necesario que se forme ms de una articulaci0n plstica, se presentan en cantidades no menores de 2.Se llama mecanismo de falla a la disposicin de articulaciones plsticas y quiz de articulaciones reales, que permiten la falla de la estructura.

Estado limite por capacidad resistente a flexinLos estados lmites de resistencia contemplan diferentes posibilidades en el comportamiento de falla de vigas analizadas bajo la accin de cargas. La resistencia a flexin resulta el menor de los valores obtenidos de considerar los siguientes estados lmites:

1. Falla por fluencia de la seccin de vigas compactas con adecuados soportes lateralesLas vigas plsticas estn formadas por elementos cuyas proporciones, as como las condiciones de carga temperatura, etc., y la correcta ubicacin de sus arriostramientos laterales son tales, que permiten desarrollar las deformaciones unitarias correspondientes a la iniciacin del endurecimiento por deformacin del material, sin fallas prematuras del tipo frgil, o por pandeo lateral torsional.Las caractersticas de ductilidad de las vigas plsticas permiten as mismo la aplicacin del concepto de formacin de mecanismos de colapso con redistribucin de momentos en el sistema estructural analizado. Una vez que se forma la articulacin plstica en una seccin, la magnitud del momento flexionante en esta seccin permanece constante con el valor conocido Mp = ZFy, y el grado de hiperestaticidad de la estructura se reduce en uno.

2. Falla por fluencia de la seccin de vigas compactas con insuficientes soportes lateralesEl modo de falla sobrevienen por pandeo lateral, el cual se haya asociado al pandeo torsional de forma conjunta. Por lo tanto, las vigas son capaces de alcanzar la plastificacin en alguna de sus secciones, por ser compactas con relacin a la esbeltez de sus elementos componentes (ala y alma), pero incapaces de formar mecanismos de colapso ya que ceden antes por pandeo lateral.

Una viga se colapsa cuando en ella se forma un nmero suficiente de articulaciones plsticas. El mecanismo de colapso de la viga de la figura consiste en las tres articulaciones plsticas indicadas. La aplicacin del principio de los trabajos virtuales permite calcular la carga ltima.