Ventajas relación no lineal tensión/deformación en material construcción

 

Buenos días Diego, 

La ventajas funcionales de la relación no lineal tensión-deformación en los materiales de construcción están basadas en generar ductilidad en ellos.

Es verdad que lo lógico es afirmar que las estructuras deben ser lo suficientemente rígidas como para resistir las cargas, evitando la fisuración y deformaciones excesivas, pero también es verdad, que deben contar con suficiente flexibilidad y ductilidad para acomodar ciertas deformaciones impuestas, tanto en servicio como en rotura. 

Así, por ejemplo, las deformaciones impuestas (efectos térmicos de contracción-dilatación, movimientos relativos de apoyos, retracción y fluencia del hormigón, sismo, ..) no demandan resistencia a la estructura, sino capacidad para acomodar dichas deformaciones impuestas, manteniendo su integridad estructural. 

También puede interesar que un elemento sea dúctil, para que en caso de que este sobrecargado, se presenten evidencias con facilidad de grandes deflexiones, que avisan oportunamente de la falla, antes de que ésta se produzca. 

En lo que respecta al diseño frente al sismo, es utilizada la ductilidad en el diseño de las estructuras, puesto que las deformaciones absorben la energía que genera el sismo en ellas, permitiendo cierta deformación de las mismas, pero evitando la rotura de éstas. Diseñar estructuras dúctiles les permite poseer gran capacidad de absorción de las solicitaciones sísmicas. 

A modo de resumen, decimos que una estructura es dúctil cuando, al estar sujeta a una combinación máxima de fuerzas (o deformaciones impuestas) durante su vida útil, será capaz de resistirlas y podrá formar articulaciones plásticas en las vigas, garantizando la disipación de la energía proveniente de dicha combinación, y evitando el colapso de la estructura. 

Un saludo. 

Hola Diego y Javier: 
No tengo mucho que añadir a la magnífica respuesta de Javier. 
Solo plantear alguna pregunta cuya respuesta te ponga en la pista de los beneficios de la no linealidad- comportamiento plástico-ductilidad:
1
En hormigón armado, si los materiales fuesen elásticos, tendrían muy poca capacidad de giro y, por tanto, en estructuras hiperestáticas no habría posibilidad de redistribución de momentos.
2
En perfiles metálicos, es fácil ver como para una misma resistencia del material fy, el momento plástico es mayor que el elástico, además de otras ventajas como la capacidad de giro.

Un saludo