Cómo calcular voladizos

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balcon image by RAMON CAMI from Fotolia.com

Los voladizos son vigas que sobresalen de una estructura sin un apoyo en el extremo libre, como si fuera un trampolín. Los voladizos a menudo llevan carga cuando se usan en edificios, como por ejemplo en balcones, puentes o torres. Incluso las alas de un avión pueden ser pensadas como voladizos. Cuando la carga se coloca sobre una viga en voladizo, ocurren dos reacciones en el soporte. Existe la fuerza de corte vertical, que contrarresta el peso del objeto, pero la carga mayor es a menudo el momento de flexión, que evita que la viga rote. Puedes calcular estas cargas utilizando un par de ecuaciones.

Determina el peso de la viga en sí. Si éste es desconocido, puedes buscar la densidad del material y multiplicarla por el volumen de la viga.

Calcula la fuerza de cizalla en el soporte de la viga. Ésta es la fuerza vertical hacia arriba que contrarresta el peso de la viga y del objeto. Como es de esperar, el módulo de la fuerza de cizalla es la suma del peso de la viga y de la carga que ésta lleva.

Calcula el momento de flexión debido al peso de la viga en sí misma. El momento de flexión sobre una sección equivale a la distancia a una fuerza perpendicular por la magnitud de esa fuerza. Por ejemplo, si una fuerza de 10 Newtons actúa en una viga a 20 metros del soporte del voladizo, el momento en el soporte es de 200 Newton-metro. Como el centro de masa de la viga está en el punto medio de su longitud, el momento causado por el peso de la viga es su peso multiplicado por la mitad de su longitud suspendida.

Calcula el momento de flexión causado por el peso de la carga. Ésto equivale al centro de carga del peso multiplicado por su distancia al soporte. Por ejemplo, si un florero rectangular de 10 kg reposa en una viga entre 15 y 20 metros de su longitud, el momento de flexión que produce es:

17,5 m x 10 kg = 175 kg-m.

Suma los momentos de flexión inducidos por la carga y la viga para obtener el momento de flexión total.