Estudio teorico-experimental de algunos casos de inestabilidad elastica de vigas esbeltas sometidas a flexión

Abstract

Algunas estructuras que forman parte de máquinas o sistemas mecánicos pueden incluir vigas esbeltas, las cuales pueden fallar por pérdida de la estabilidad elástica causada por esfuerzos de flexión, a veces combinados con otros tipos de esfuerzos (torsión, compresión, etc.). En este trabajo se exponen resultados del estudio de algunos casos ejemplos de flexión pura actuante en el plano vertical aplicada a vigas esbeltas rectas de sección rectangular constante con relaciones de altura/base entre 5,9 y 11,8, y relaciones entre longitud entre apoyos y altura de la sección entre 25,8 y 50,1, de material acero de bajo contenido de carbono. En primer lugar se presenta el estudio teórico basado en publicaciones de autores clásicos como Timoshenko, Den Hartog, Roark y otros, para calcular el valor del momento flexor crítico que provoca la inestabilidad elástica. Se comparan los valores resultantes de utilizar las ecuaciones presentadas por los distintos autores. Por otro lado se exponen resultados de la verificación experimental de los casos estudiados, realizada mediante un montaje con un dispositivo diseñado para ese fin. Las vigas reales ensayadas consisten en tramos de planchuelas comerciales de uso posible en algunas estructuras mecánicas o industriales. Se midieron las deflexiones elásticas verticales y horizontales transversales causadas por momentos flexores de varios valores distintos. Se presenta la comparación de esos valores con los momentos flexores críticos calculados. Dado que las vigas ensayadas no son perfectas, ocurren importantes deflexiones elásticas transversales cuando los momentos flexores son menores a los momentos críticos calculados. Objetivos de este trabajo: presentar casos con evidencia empírica útil para el diseñador y calculista de estructuras que incluyan vigas esbeltas semejantes, y mostrar la posibilidad de utilizar esos casos como material didáctico en la enseñanza en ingeniería de estos temas, considerando que el dispositivo utilizado es relativamente económico y fácil de replicar.