¿Qué es un voladizo?
Un voladizo es un elemento estructural rígido que se encuentra apoyado sobre otro elemento de un único lado, quedando así una buena parte de su superficie sin punto de apoyo aparente. Uno de los elementos estructurales más comunes en los voladizos son las vigas en voladizo; sin embargo, también pueden construirse voladizos con celosías o forjados.
El ejemplo más cotidiano de vigas en voladizo son los balcones de viviendas y edificios.
¿Cómo soporta las cargas una viga en voladizo?
Mecánicamente, las cargas soportadas por el voladizo se transmiten al elemento de apoyo mediante un momento, y produciendo una tensión cortante.
Las cargas de una viga en voladizo pueden ser:
Ninguna de estas cargas es excluyente de las otras, y para el análisis estructural es necesario tomarlas en cuenta todas y su reacción de apoyo; es decir, la reacción del elemento sobre el cual la viga está apoyada.
La principal deformación que ocurre en las vigas en voladizo es de flexión (que, a su vez, provoca fuerzas de tracción y compresión). Para proyectar el comportamiento de estos elementos se pueden utilizar distintos modelos matemáticos, según las características particulares de cada estructura y sus aplicaciones. Algunos de los modelos son:
- Teoría de vigas de Euler-Bernoulli: simplifica teóricamente la mecánica de sólidos deformables para calcular los esfuerzos y deformaciones de las vigas.
- Teorema de Clapeyron o teorema de los tres momentos: se desprende de la teoría de flexión de vigas y se usa para resolver algunos problemas de flexión hiperestática.
- Teoría de Timoshenko: funciona como la teoría de Euler-Bernoulli, pero no desprecia el esfuerzo cortante respecto al momento flector, por lo que utiliza ecuaciones más complejas aplicables a la curva elástica de vigas cortas, y es de mucha utilidad para las vigas en voladizo.
¿Qué aplicaciones tiene el concepto de viga en voladizo fuera del mundo de la construcción?
El concepto estructural de viga en voladizo tiene otras aplicaciones prácticas en áreas muy variadas; algunas de ellas son:
- Electromecánica: transductores para microscopios de fuerza atómica, capaces de detectar fuerzas del orden de los Nanonewtons.
- Medicina: biosensores de diagnóstico.
- Química analítica: las vigas en micro voladizos se recubren de receptores y funcionan como sensores o elementos vibrantes que se comparan con parámetros fijos para obtener información química específica.
- Logística: sistemas de almacenamiento fijo o portátil, como cajas de herramientas,
- Aviación: las alas de los aviones.
- Turismo: recorridos panorámicos, algunos de ellos tan famosos como el Gran Canyon Skywalk.
