Definición de rigidez

Definición de rigidez

Rigidez es la cualidad de rígido (que no se puede doblar o que es riguroso y severo). Por ejemplo: “Tienes que hacer algo para evitar la rigidez de tu columna”, “Mi padre siempre se caracterizó por su rigidez”.

En el sentido físico, la rigidez está asociada a la falta de elasticidad o movimiento. Los ejercicios de relajación, la elongación y la buena postura son claves para evitar la rigidez. De este modo, es posible descansar mejor y alcanzar un mejor rendimiento en las actividades físicas o atléticas.

La rigidez, por otra parte, puede expresarse mediante una conducta severa o un comportamiento intachable de acuerdo a los normas éticas y morales. Un hombre rígido, en este sentido, no se permite ningún desliz o comportamiento que pueda ser objetado a nivel social.

Para la ingeniería, la rigidez es la capacidad de un elemento estructural o de un objeto sólido para soportar esfuerzos sin deformarse o desplazarse. La cuantificación de la rigidez frente a diversas configuraciones de carga puede expresarse a través de los coeficientes de rigidez, que son magnitudes físicas.

La rigidez suele calcularse a partir de la razón entre una fuerza aplicada y el desplazamiento generado por la aplicación de dicha fuerza. Se conoce como rigidez axial de una barra o una viga a la capacidad de soportar intentos de alargamiento o acortamiento por la aplicación de una fuerza según su eje.

La rigidez flexional de una barra, por otra parte, es la relación entre el momento flector que se aplicado uno de sus extremos y el ángulo girado por dicho extremo al deformarse.

Rigidez

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En ingeniería, la rigidez es la capacidad de un objeto sólido o elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos.

Los coeficientes de rigidez son magnitudes físicas que cuantifican la rigidez de un elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga. Normalmente las rigideces se calculan como la razón entre una fuerza aplicada y el desplazamiento obtenido por la aplicación de esa fuerza.

Para barras o vigas se habla así de rigidez axial, rigidiez flexional, rigidez torsional o rigidez frente a esfuerzos cortantes, etc.

Contenido

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• 1 Rigideces de prismas mecánicos

o 1.1 Rigidez axial

o 1.2 Rigidez flexional

o 1.3 Rigidez frente a cortante

o 1.4 Rigidez mixta flexión-cortante

o 1.5 Rigidez torsional

• 2 Rigideces en placas y láminas

o 2.1 Rigidez de membrana

o 2.2 Rigidez flexional

• 3 Véase también

[editar] Rigideces de prismas mecánicos

El comportamiento elástico de una barra o prisma mecánico sometido a pequeñas deformaciones está determinado por ocho coeficientes elásticos. Estos coeficientes elásticos o rigideces depende de:

1. La sección transversal, cuanto más gruesa sea la sección más fuerza será necesaria para deformarla. Eso se refleja en la necesidad de usar cables más gruesos para arriostrar debidamente los mástiles de los barcos que son más largos, o que para hacer vigas más rígidas se necesiten vigas con mayor sección y más grandes.

2. El material del que esté fabricada la barra, si se frabrican dos barras de idénticas dimensiones geométricas, pero siendo una de acero y la otra de plástico la primera es más rígida porque el material tiene mayor módulo de Young (E).

3. La longitud de la barra elástica (L), fijadas las fuerzas sobre una barra estas producen deformaciones proporcionales a las fuerzas y a las dimensiones geométricas. Como los desplazamientos, acortamientos o alargamientos son proporcionales al producto de deformaciones por la longitud de la barra entre dos barras de la misma sección transversal y fabricadas del mismo material, la barras más larga sufrirá mayores desplazamientos y alargamientos, y por tanto mostrará menor resistencia absoluta a los cambios en las dimensiones.

Funcionalmente las rigideces genéricamente tienen la forma:

Donde: Si es una magnitud puramente geométrica dependiente del tamaño y forma de la sección transversal, E es el módulo de Young, L es la longitud de la barra y αi y βi son coeficientes adimensionales dependientes del tipo de rigidez que se está examinando.

Todas estas rigideces intervienen en la matriz de rigidez elemental que representa el comportamiento elástico dentro de una estructura.

[editar] Rigidez axial

La rigidez axial de un prisma o barra recta, como por ejemplo una viga o un pilar es una medida de su capacidad para resistir intentos de alargamiento o acortamiento por la aplicación de cargas según su eje. En este caso la rigidez depende sólo del área de la sección transversal (A), el módulo de Young del material de la barra (E) y la longitud de la siguiente manera:

[editar] Rigidez flexional

La rigidez flexional de una barra recta es la relación entre el momento flector aplicado en uno de sus extremos y el ángulo girado por ese extremo al deformarse cuando la barra está empotrada en el otro extremo. Para barras rectas de sección uniforme existen dos coeficientes de rigidez según el momento flector esté dirigido según una u otra dirección principal de inercia. Esta rigidez viene dada:

Donde son los segundos momentos de área de la sección transversal de la barra.

[editar] Rigidez frente a cortante

La rigidez frente a cortante es la relación entre los desplazamientos verticales de un extremo de un viga y el esfuerzo cortante aplicado en los extremos para provocar dicho desplazamiento. En barras rectas de sección uniforme existen dos coeficientes de rigidez según cada una de las direcciones principales:

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