refuerzo

Un refuerzo es un elemento estructural, generalmente una forma de acero laminado como una barra angular, un canal o una barra plana, soldado o atornillado a un componente estructural primario para aumentar su resistencia a la flexión y a la deflexión lateral. Donde una viga o placa de acero sin soporte se combaría o tambalearía bajo carga, un refuerzo evita ese movimiento distribuyendo la tensión sobre un área más grande y aumentando el momento de inercia efectivo.

Los perfiles de refuerzo comunes incluyen secciones angulares iguales o desiguales, que tienen forma de L en sección transversal; refuerzos verticales (a menudo llamados refuerzos de alma) soldados perpendicularmente a las almas de las vigas para evitar el pandeo bajo compresión; y refuerzos horizontales que controlan el pandeo lateral-torsional. Los refuerzos de barra plana funcionan bien para vigas de placa y alas de columna. La elección depende de la dirección de la fuerza aplicada, el espacio disponible y si el refuerzo también debe soportar carga de cizallamiento o simplemente proporcionar arriostramiento geométrico.

En el diseño de vigas de placa, los refuerzos se espacian a intervalos a lo largo del alma para evitar que la delgada placa de acero se pandee hacia afuera cuando la viga se dobla. Para las columnas, los refuerzos refuerzan el alma alrededor de los puntos de conexión donde las cargas concentradas de otro modo aplastarían el acero o causarían pandeo local. Las columnas de cajón y las secciones huecas utilizan refuerzos internos para mantener la forma bajo torsión y flexión. El refuerzo se suelda típicamente directamente al miembro primario utilizando soldaduras de filete, y debe detallarse para transferir su fuerza de restricción de manera efectiva.

Cuando falla el refuerzo

La insuficiencia del refuerzo generalmente se manifiesta como pandeo local en el alma de una viga de placa sin refuerzo, visible como una distorsión ondulada. Un refuerzo de tamaño insuficiente o uno demasiado espaciado no puede desarrollar suficiente restricción. Una mala calidad de soldadura en la conexión entre el refuerzo y el miembro primario significa que el refuerzo en realidad no transfiere fuerza y se vuelve cosmético. Los refuerzos deben ser lo suficientemente largos para abarcar toda la profundidad del miembro que soportan, y colocados de manera que su geometría coincida con las cargas aplicadas.

La terminología refleja directamente la función: un refuerzo rigidiza. En la práctica moderna, el análisis de elementos finitos ayuda a los ingenieros a optimizar el tamaño, el espaciado y la orientación de los refuerzos para cumplir con los criterios de pandeo, minimizando el peso y el costo. Cuando las tolerancias de fabricación son holgadas o la calidad del material varía, se añaden refuerzos más frecuentes o más grandes como seguro contra problemas en el campo.