Las columnas largas bajo carga excéntrica son elementos fundamentales en la ingeniería civil y estructural. Estas columnas, también conocidas como pilares, juegan un papel crucial en la resistencia y estabilidad de diversos tipos de construcciones, desde rascacielos hasta puentes. En este artículo, exploraremos en detalle qué son las columnas largas y cómo se comportan bajo cargas excéntricas. Descubriremos la importancia de su diseño adecuado, así como los desafíos y consideraciones que los ingenieros deben tener en cuenta al trabajar con este tipo de estructuras. ¡Prepárate para aprender todo sobre las columnas largas bajo carga excéntrica y su impacto en la construcción civil!
Una parte de una máquina que está sometida a una fuerza de compresión axial se llama puntal. Una riostra puede ser horizontal, inclinada o incluso vertical. Pero un puntal vertical es un pilar, un pilar, o apoyo. Los elementos de la máquina que deben examinarse para determinar la acción de la columna son los vástagos de pistón, los empujadores de válvulas, las bielas, los gatos de tornillo, los largueros de los gatos de palanca, etc. Hemos discutido la teoría de la columna de Euler para las columnas largas y la fórmula de Rankine para las columnas cortas y largas. para la carga combinada. Al mismo tiempo, discutimos las fórmulas de Johnson para columnas cortas de materiales dúctiles. Analicemos cuándo las columnas largas están sujetas a cargas excéntricas.
Columnas largas bajo carga excéntrica.
Las columnas largas tienen una longitud de más de 30 veces su diámetro, mientras que las columnas cortas tienen una longitud de menos de 8 veces su diámetro. Siempre hemos hablado de los casos en los que la carga actúa sobre la columna de forma axial (es decir, la línea de acción de la carga coincide con el eje de la columna).
Sin embargo, en la práctica no siempre es posible cargar la columna axialmente y se produce una carga excéntrica. Aquí analizamos el efecto de la carga excéntrica en la fórmula de Rankine y Euler para columnas largas.
Considere una columna larga articulada en ambos extremos y sometida a una carga excéntrica, como se muestra en la siguiente figura.
Dejar
W = carga en la columna,
A = área de la sección transversal,
e = excentricidad de la carga,
Z = módulo de sección,
jC = distancia de la fibra más externa (en el lado de presión) desde el eje de la columna,
k = radio de giro más pequeño,
I = momento de inercia = Alaska2,
E = módulo elástico,
l = longitud de la columna.
Ya hemos comentado que cuando una columna se carga excéntricamente, la intensidad máxima del esfuerzo de compresión viene dada por la relación.
El momento flector máximo para una columna articulada en ambos extremos con carga excéntrica es:
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Podemos sustituir el valor del momento flector máximo en la ecuación de esfuerzo de compresión máxima anterior y obtener:
También podemos sustituir l = L ya que la longitud equivalente está articulada en ambos extremos.
Esta es la relación que podemos utilizar para determinar la intensidad máxima del esfuerzo de compresión cuando columnas largas se someten a cargas excéntricas.
Háganos saber lo que piensa acerca de este breve artículo sobre columnas largas bajo carga excéntrica en la sección de comentarios a continuación.
Columnas Largas Sometidas a Cargas Excéntricas
Una parte de una máquina sometida a una fuerza de compresión axial se llama «estructura». Una estructura puede ser horizontal, inclinada o incluso vertical. Sin embargo, una estructura vertical se llama «columna», «pilar» o «soporte». Los elementos de la máquina que deben investigarse para la acción de la columna son las bielas de pistón, las varillas de empuje de válvula, las bielas de conexión, los gatos de tornillo, los eslabones laterales del gato basculante, etc. Discutimos la Teoría de la Columna de Euler para las columnas largas y la Fórmula de Rankine para las columnas cortas y largas para la carga combinada. Al mismo tiempo, discutimos las Fórmulas de Johnson para las columnas cortas hechas de materiales dúctiles. Analicemos las columnas largas sometidas a cargas excéntricas.
Columnas Largas Sometidas a Cargas Excéntricas
Las columnas largas tienen una longitud mayor a 30 veces su diámetro, mientras que las columnas cortas son aquellas que tienen una longitud menor a 8 veces su diámetro. Siempre nos hemos referido a los casos en los que la carga actúa axialmente sobre la columna (es decir, la línea de acción de la carga coincide con el eje de la columna).
Pero en la práctica real, no siempre es posible tener una carga axial en la columna y se produce una carga excéntrica. Aquí discutiremos el efecto de la carga excéntrica en la fórmula de Rankine y de Euler para las columnas largas.
Consideremos una columna larga articulada en ambos extremos y sometida a una carga excéntrica como se muestra en la siguiente figura.
Cargar imagen aquí
Sea W = Carga en la columna, A = Área de la sección transversal, e = Excentricidad de la carga, Z = Módulo de sección, yc = Distancia de la fibra extrema (en el lado de la compresión) al eje de la columna, k = Radio de giro mínimo, I = Momento de inercia = A.k2, E = Módulo de elasticidad, l = Longitud de la columna.
Ya hemos discutido que cuando una columna está sometida a una carga excéntrica, la intensidad máxima de esfuerzo de compresión se calcula mediante la siguiente fórmula.
Insertar fórmula aquí
El momento máximo de flexión para una columna articulada en ambos extremos y con carga excéntrica se calcula mediante la siguiente fórmula.
Insertar fórmula aquí
Podemos sustituir el valor máximo del momento de flexión en la fórmula anterior de esfuerzo de compresión máximo, y obtenemos:
Insertar fórmula aquí
También podemos sustituir l = L, ya que la longitud equivalente para ambos extremos está articulada.
Esta es la relación que podemos utilizar para determinar la intensidad máxima de esfuerzo de compresión cuando las Columnas Largas están sometidas a Cargas Excéntricas.
Háganos saber lo que piensa sobre este breve artículo sobre las Columnas Largas Sometidas a Cargas Excéntricas en la sección de comentarios a continuación.
Preguntas Frecuentes:
- ¿Qué es una columna en una máquina?
- ¿Qué es la carga excéntrica?
- ¿Cómo se calcula el esfuerzo de compresión máximo en una columna larga con carga excéntrica?
- ¿Cuáles son las fórmulas de Rankine y Euler para las columnas largas?
- ¿Cuál es la longitud límite para considerar una columna como larga o corta?
Para obtener más información relacionada con las columnas sometidas a cargas excéntricas, puedes consultar las siguientes fuentes: