Doblado de plástico

La flexión plástica ^{[ 1 ]} es un comportamiento no lineal propio de elementos fabricados con materiales dúctiles que frecuentemente alcanzan una resistencia a la flexión máxima mucho mayor que la indicada por un análisis de flexión elástica lineal. Tanto en el análisis de flexión plástica como en el elástico de una viga recta, se supone que la distribución de deformaciones es lineal alrededor del eje neutro (las secciones planas permanecen planas). En un análisis elástico, esta suposición conduce a una distribución de tensiones lineal, pero en un análisis plástico, la distribución de tensiones resultante es no lineal y depende del material de la viga.

La resistencia límite a la flexión plástica${\displaystyle M_{r}}$(véase Momento plástico ) generalmente puede considerarse como un límite superior a la capacidad de carga de una viga, ya que solo representa la resistencia en una sección transversal particular y no la capacidad de carga de la viga en su conjunto. Una viga puede fallar debido a inestabilidad global o local antes de${\displaystyle M_{r}}$se alcanza en cualquier punto de su longitud. Por lo tanto, las vigas también deben revisarse para detectar modos de falla de pandeo local , aplastamiento local y pandeo lateral-torsional global.

Cabe señalar que las deflexiones necesarias para desarrollar las tensiones indicadas en un análisis plástico suelen ser excesivas, llegando incluso a ser incompatibles con la función de la estructura. Por lo tanto, puede ser necesario un análisis independiente para garantizar que no se superen los límites de deflexión de diseño. Asimismo, dado que trabajar los materiales en el rango plástico puede provocar deformaciones permanentes en la estructura, pueden ser necesarios análisis adicionales a la carga límite para evitar deformaciones permanentes perjudiciales. Las grandes deflexiones y los cambios de rigidez que suelen asociarse a la flexión plástica pueden modificar significativamente la distribución de cargas internas, especialmente en vigas estáticamente indeterminadas . Para los cálculos, debe utilizarse la distribución de cargas internas asociada a la forma deformada y la rigidez.

La flexión plástica comienza cuando un momento aplicado provoca que las fibras exteriores de una sección transversal superen el límite elástico del material. Al estar sometida únicamente a un momento, las tensiones máximas de flexión se producen en las fibras exteriores de la sección transversal. La sección transversal no cederá linealmente a lo largo de la misma. En cambio, las regiones exteriores cederán primero, redistribuyendo la tensión y retrasando la falla más allá de lo que predecirían los métodos analíticos elásticos. La distribución de la tensión desde el eje neutro es la misma que la forma de la curva tensión-deformación del material (esto supone una sección transversal no compuesta). Una vez que una sección transversal alcanza un estado suficientemente alto de flexión plástica, actúa como una rótula plástica .

La teoría elemental de flexión elástica requiere que la tensión de flexión varíe linealmente con la distancia al eje neutro , pero la flexión plástica muestra una distribución de tensión más precisa y compleja. Las zonas de fluencia de la sección transversal variarán entre el límite elástico y la resistencia máxima del material. En la región elástica de la sección transversal, la distribución de tensión varía linealmente desde el eje neutro hasta el inicio de la zona de fluencia. La falla prevista ocurre cuando la distribución de tensión se aproxima a la curva tensión-deformación del material. El valor máximo corresponde a la resistencia máxima. No todas las áreas de la sección transversal habrán superado el límite elástico.

Como en la teoría básica de flexión elástica, el momento en cualquier sección es igual a la integral de área de la tensión de flexión a través de la sección transversal. A partir de esto y de las suposiciones adicionales mencionadas anteriormente, se realizan predicciones de las deflexiones y la resistencia a la falla .

La teoría plástica fue validada alrededor de 1908 por C. v. Bach. ^{[ 2 ]}

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