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Una viga en voladizo es un elemento estructural rígido que está soportado en un extremo y libre en el otro extremo, como se muestra en la Figura 1. Los voladizos pueden estar hechos de hormigón o acero con un extremo fundido o fijados a un soporte vertical. Esta es una estructura de vigas horizontales con extremos libres expuestos a cargas verticales.
En los edificios, los voladizos se construyen como extensiones de vigas continuas y en los puentes son segmentos de vigas en voladizo. Puede construirse con estructuras moldeadas in situ o segmentadas mediante métodos de pretensado.
La construcción en voladizo permite la construcción en voladizo sin soportes ni tirantes adicionales. Este elemento estructural se usa ampliamente en la construcción de puentes, torres y edificios y puede agregar una belleza única a las estructuras.
Este artículo describe algunas acciones estructurales importantes y conceptos básicos de vigas en voladizo durante la construcción.
Tabla de contenido
Comportamiento estructural de vigas en voladizo
Como se muestra en la Figura 2, el voladizo se dobla hacia abajo cuando se somete a una carga vertical. Los voladizos pueden estar sujetos a cargas puntuales, cargas uniformes o cargas fluctuantes.
Independientemente del tipo de carga, se dobla hacia abajo haciendo una convexa hacia arriba. Esta flexión crea tensión en las fibras superiores y compresión en las fibras inferiores. Por lo tanto, el refuerzo principal se proporciona a las fibras superiores de la viga de hormigón debido a la alta tensión de tracción que se muestra en la Figura-4.
Ilustración de la fuerza de corte en voladizo (SF) y el momento de flexión (BM)
El esfuerzo cortante en cualquier sección de la viga en voladizo es la suma de las cargas entre la sección y el extremo libre. El momento de flexión en una sección dada de una viga en voladizo es la suma de los momentos en la sección de todas las cargas que actúan entre la sección y el extremo libre.
Suponga que una viga AB en voladizo de longitud ‘l’ está sujeta a una carga puntual ‘W’ en el extremo B. La sección XX se coloca a la distancia ‘x’ del borde libre B. En este caso el esfuerzo cortante en la sección XX es RXque es igual a W y el momento flector respecto a la sección XX es M.Xque es igual a Wx
La fuerza cortante en el soporte fijo A se determina manteniendo la sección transversal en A. Esto da la fuerza cortante Ra=W. y el momento Ma = Wl, se construye un diagrama de fuerzas cortantes y momentos flectores.
El momento de flexión de una viga en voladizo es máximo en el extremo fijo y cero en el extremo libre. Para diseñar un voladizo estructural, se determinan los diagramas de fuerza de flexión y de corte para todas las combinaciones de carga posibles. La carga sobre la viga es una combinación de carga muerta y carga viva debido a criterios de diseño.
Diseño en voladizo
Las vigas en voladizo bajo cargas estructurales están sujetas a momentos y esfuerzos cortantes. El objetivo de cualquier proceso de diseño es transferir con seguridad estas tensiones a los soportes.
El momento de flexión del voladizo varía desde cero en el extremo libre hasta el máximo en el apoyo del extremo fijo (Figura 3). Por lo tanto, durante el diseño en voladizo, el refuerzo principal se proporciona a las fibras superiores de la viga de hormigón para soportar con seguridad los esfuerzos de tracción.
La luz máxima en voladizo generalmente depende de los siguientes factores:
- profundidad en voladizo
- Tamaño, tipo y ubicación de la carga
- la calidad y el tipo de materiales utilizados
Por lo general, para voladizos pequeños, la luz se limita a 2-3 m. Sin embargo, la luz se puede aumentar aumentando la profundidad o utilizando unidades estructurales de acero o pretensadas. Se pueden construir luces largas dado que la estructura puede contrarrestar el momento generado por el voladizo y transferirlo con seguridad al suelo. Un análisis detallado y el diseño de la estructura ayudarán a estudiar la viabilidad de los voladizos de gran luz.
Los voladizos deben estar debidamente asegurados a las paredes o soportes para reducir los efectos de vuelco.
Aplicación de vigas en voladizo en la construcción.
Las estructuras en voladizo se utilizan para:
- Construcción de voladizos y balcones
- Estructura de soporte temporal en voladizo
- Torre de radio independiente sin ramales
- Instalación de voladizo para pérgola
- Construcción de dintel de edificio
Ventajas y desventajas del voladizo
Las principales ventajas de las vigas en voladizo son:
- Los voladizos no requieren apoyo en lados opuestos.
- El momento de flexión negativo creado por la viga en voladizo ayuda a cancelar el momento de flexión positivo creado.
- Las vigas en voladizo son fáciles de construir.
Las desventajas de las vigas en voladizo son:
- Una viga en voladizo sufre una gran deflexión.
- Un voladizo recibe un momento mayor.
- Se requiere un fuerte soporte fijo o backspan para estabilizar la estructura.
Preguntas más frecuentes
Una viga en voladizo es un elemento estructural rígido que se apoya en un extremo y se mueve libremente en el otro extremo. Una viga en voladizo está hecha de hormigón o acero, con un extremo fundido o fijado a un soporte vertical. Esta es una estructura de vigas horizontales cuyos extremos libres están expuestos a cargas verticales.
Por lo general, para voladizos pequeños, la luz se limita a 2 a 3 m. Sin embargo, la luz se puede aumentar aumentando la profundidad o utilizando unidades estructurales de acero o pretensadas. Se pueden construir luces largas dado que la estructura puede contrarrestar el momento generado por el voladizo y transferirlo con seguridad al suelo. Un análisis detallado y el diseño de la estructura ayudarán a estudiar la viabilidad de los voladizos de gran luz.
Una viga en voladizo se dobla hacia abajo cuando se somete a una carga vertical. Puede tomar cargas puntuales, cargas uniformes o cargas fluctuantes.
Independientemente del tipo de carga, se dobla hacia abajo haciendo una convexa hacia arriba. Esta flexión provoca tensión en las fibras superiores y compresión en las fibras inferiores. Por lo tanto, durante el diseño en voladizo, el refuerzo principal se proporciona a las fibras superiores de la viga de hormigón para soportar con seguridad los esfuerzos de tracción.
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