¿Qué es una viga de hormigón?

En ingeniería estructural, una viga de hormigón es una unidad de carga que se puede utilizar para soportar cargas tanto horizontales como verticales. Conocidas como vigas de hormigón armado o vigas de hormigón de cemento reforzado (RCC), estas vigas se fabrican recubriendo barras, placas o fibras de acero dentro del hormigón. Dicho refuerzo de acero aumenta la resistencia de la viga y permite que la viga haga frente a los esfuerzos de tracción y resista la flexión. Sin el refuerzo de acero, la viga de hormigón sería quebradiza y se rompería bajo las cargas que se le imponen.

El coeficiente de dilatación térmica del hormigón y el acero es similar. Esta similitud asegura que haya poca o ninguna tensión interna causada por las diferencias de expansión térmica y contracción térmica entre los dos materiales. Tales diferencias podrían haber debilitado la viga de hormigón. Otro factor que permite una transmisión de tensión más eficiente entre el acero y el hormigón es que cuando el cemento húmedo que se aplica al acero se seca, su superficie corresponde exactamente a la superficie del acero. Para hacer que el acero y el concreto se adhieran mejor, el acero generalmente se corruga o se endurece.

Encerrar el acero dentro del hormigón lo protege de la intemperie y evita que el acero se corroa. Si el acero se oxidara, se expandiría y agrietaría, y se separaría del revestimiento de hormigón. Esto volvería a debilitar la construcción de la viga.

Las vigas de hormigón se utilizan ampliamente en la construcción de edificios contemporáneos y en la construcción de puentes de carreteras. Es común utilizar vigas de hormigón pretensado para puentes. Estas vigas se fabrican estirando tendones de acero de alta resistencia, vaciando el concreto alrededor de ellos y luego soltando los tendones cuando el concreto comienza a curar. Las secciones transversales rectangulares y las secciones transversales de vigas universales se usan comúnmente en la construcción de edificios con estructura de acero. La viga universal también se conoce como viga en I, viga de ala ancha o columna universal.

Se utilizan varios métodos matemáticos, calculados con un programa informático de cálculo de vigas, para determinar las fuerzas internas y externas de la viga de hormigón y las deflexiones de la viga. Las fuerzas de la viga se determinan por el método directo de rigidez o desplazamiento, el método de distribución de momentos y el método de flexibilidad. Las deflexiones de la viga se determinan mediante el método de deflexión de pendiente y el método de trabajo virtual. La ecuación de vigas de Euler-Bernoulli se usa comúnmente para realizar análisis de vigas de estructuras de vigas.

Para que una construcción sea estructuralmente sólida, es importante que los ingenieros calculen cuánta carga puede soportar con seguridad una viga de hormigón y los tipos de fuerzas que se le impondrán. Las deflexiones de las vigas también se buscan por razones de seguridad estructural, como para reducir el contacto de las vigas con materiales de construcción que pueden ser quebradizos. Las desviaciones del haz también se pueden realizar para dar a la arquitectura una apariencia estéticamente más agradable; por ejemplo, para asegurarse de que no haya combaduras en las vigas.