Calculadora de Módulo de Sección Plástico de una Sección Rectangular — Online y Gratis

¿Qué es Módulo de Sección Plástico?

Cuando una sección rectangular empieza a fluir en su fibra extrema, el resto de la sección todavía está trabajando dentro del rango elástico, así que puede seguir resistiendo más momento. Conforme el momento sigue creciendo, la fluencia avanza desde la fibra extrema hacia el eje neutro, hasta que finalmente toda la sección por encima y por debajo del eje neutro alcanza el esfuerzo de fluencia: en ese punto, la sección se llama completamente plastificada.

El módulo de sección plástico Zp representa justo esa condición límite, mientras que el módulo elástico S representa apenas el inicio de la fluencia. ¿Por qué el factor de forma de una sección rectangular es exactamente 1.5? Porque geométricamente, en una sección rectangular, el momento resistido en la condición plástica es 1.5 veces el momento que causa la primera fluencia, una relación fija que depende solo de la forma rectangular, no de sus dimensiones específicas. Formas distintas (I, circular, triangular) tienen factores de forma diferentes, casi siempre menores para perfiles I, donde la mayor parte del material ya está concentrado lejos del eje neutro desde el principio.

Esta reserva de capacidad plástica es la que aprovecha el diseño plástico de estructuras de acero, un método alternativo al diseño elástico tradicional.

Fórmulas utilizadas

Donde b es la base de la sección (cm) y h es la altura, en la dirección de flexión (cm). El módulo de sección plástico Zp se calcula tomando el momento estático de las dos mitades de la sección (compresión y tracción) respecto al eje neutro plástico, que en una sección rectangular simétrica coincide con el eje centroidal. El factor de forma f compara Zp contra el módulo elástico S; para cualquier sección rectangular, este factor siempre vale exactamente 1.5.

Ejemplo resuelto paso a paso

¿Cuándo usar esta calculadora?

Se usa en el diseño plástico de vigas de acero, donde se aprovecha la capacidad de la sección más allá de la primera fluencia, y en la verificación de la capacidad última de secciones rectangulares de concreto o acero bajo momentos extremos. También es un concepto de referencia obligatorio para entender por qué las tablas de perfiles de acero publican tanto el módulo elástico (S) como el plástico (Zp) de cada perfil. ¿Necesitas el módulo de sección elástico de una sección más compleja, como una sección T o un perfil I? El cálculo del módulo plástico de esas secciones sigue el mismo principio, pero con una geometría más elaborada para ubicar el eje neutro plástico.

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