Bueno, puede usar cualquier miembro estructural recto, prismático (y preferiblemente delgado) como columna.
Recuerde, la definición de una columna es realmente un miembro estructural que soporta principalmente cargas axiales de compresión grandes. Una viga soporta principalmente cargas laterales. Entonces, si toma su viga cargada lateralmente y la carga axialmente en compresión, ¡ahora tiene una columna!
Así que seguro, puedes usar tu viga como columna, no de manera diferente a cómo puedo usar mi cuchillo como un abridor de botellas. Los miembros estructurales se clasifican realmente por su uso y contexto. Ahora, ¿mi cuchillo es un abridor de botellas efectivo ? Eso depende. Del mismo modo, si su haz particular hace o no una columna efectiva también depende.
Me imagino que esto responde a la esencia de tu pregunta. Sin embargo, Quora es un lugar para aprender, y tengo demasiado tiempo libre. Por lo tanto, para cualquier persona interesada en pasar los créditos, podemos profundizar un poco más de lo que “depende”. Para todos los propósitos y propósitos estructurales, que algo se comporte de manera efectiva es sinónimo de no fallar. ¿Cómo fallan las columnas? Tenemos dos opciones:
- ¿Cómo se puede resolver esto: | x | -1 / | x | -2> 0?
- ¿Cuál es la forma más rápida de cuadrar cualquier número?
- Cómo resolver todos los valores de x para la ecuación: sin (x) = x ^ 2
- Cómo mostrar que la secuencia [matemáticas] 1 / (n \ sin (n)) [/ matemáticas] diverge
- ¿Puedes demostrar que la función inversa de f (x) = (a-bx) / (cx + d) es (a-dx) / (cx + b)?
- ceder el material
- pandeo
Decisiones decisiones…
Mencionaste una viga de acero. Varía entre composiciones específicas, pero para mi acero A992 favorito (puede agradecer a RC Hibbeler por eso), el límite elástico es de 345 MPa sólidos. No es inmediatamente intuitivo a partir de su pregunta, pero supongo que está sugiriendo una viga en I estándar con las dimensiones dadas, como esta ofrecida por nuestros amigos en Parker Steel. Suponiendo que distribuimos la carga de la columna de manera uniforme sobre el área de sección transversal de 16.5 cm2:
[matemáticas] P = \ sigma \ \ veces \ A [/ matemáticas]
[matemática] P = 345 \ \ text {MPa} \ times 16.5 (10 ^ 2) \ \ text {mm} ^ 2 [/ math]
[matemáticas] P = 569 \ 250 \ \ text {N} [/ matemáticas]
podemos soportar hasta 570 kN de carga, un punto después del cual la columna fallará de la siguiente manera:
Sin embargo, la delicada letra pequeña en las columnas está abrochada. Si su viga (en realidad es una columna ahora) es lo suficientemente larga, se doblará repentinamente antes de que alcance la carga requerida para que el material mismo falle, algo así:
Es mucho más probable que su columna se doble antes de que el material mismo rinda. ¿A qué longitud exactamente el pandeo supera el material como el modo de elección de falla de su columna? Asumiendo que todo se mantiene agradable, lineal y elástico, Euler ya nos dio la respuesta hace 260 años. Lea y acepte sus términos y condiciones para que la fórmula a continuación continúe:
- El material de la columna es homogéneo e isotrópico.
- La carga de compresión en la columna es solo axial.
- La columna está libre de estrés inicial.
- El peso de la columna se descuida.
- La columna es inicialmente recta (sin excentricidad de la carga axial).
- Las juntas de los pasadores no tienen fricción (sin restricción de momento) y los extremos fijos son rígidos (sin deflexión de rotación).
- La sección transversal de la columna es uniforme en toda su longitud.
- El esfuerzo directo es muy pequeño en comparación con el esfuerzo de flexión (el material se comprime solo dentro del rango elástico de las deformaciones).
- La longitud de la columna es muy grande en comparación con las dimensiones de la sección transversal de la columna.
- La columna falla solo por pandeo. Esto es cierto si el esfuerzo de compresión en la columna no excede el límite elástico [matemático] {\ displaystyle \ sigma _ {y}} [/ matemático]
Gracias y disfruta las siguientes matemáticas:
[matemáticas] P_ {cr} = 570 \ \ text {kN} [/ matemáticas] (esta es la carga con la que estábamos trabajando)
[matemáticas] E = 200 \ \ text {GPa} [/ matemáticas] (tomamos esto como el módulo elástico de la mayoría de los aceros)
[matemática] I = 562 \ 078 \ \ text {mm} ^ 4 [/ matemática] (momento de inercia más pequeño de la sección transversal, calculado utilizando el maravilloso software de ingeniería en la nube SkyCiv)
[matemáticas] P_ {cr} = \ frac {\ pi ^ 2EI} {L ^ 2} [/ matemáticas]
[matemáticas] L = \ sqrt {\ frac {\ pi ^ 2EI} {P_ {cr}}} [/ matemáticas]
[matemáticas] L = \ sqrt {\ frac {\ pi ^ 2 \ \ times \ 200 \ \ text {GPa} \ \ times \ 562 078 \ \ text {mm} ^ 4} {570 \ \ text {kN}} }[/matemáticas]
[matemáticas] L = 1395 \ \ text {mm} [/ matemáticas]
Esto significa que la carga de 570 kN para la que diseñamos hipotéticamente esta columna solo es válida para su sección transversal de hasta aproximadamente 1,4 m. En este punto, la columna puede fallar debido al rendimiento del material o al pandeo. Pasado este punto, digamos 1.5 m, su columna se doblará antes de ceder y con una carga más baja. Para que te hagas una idea, volví a ejecutar el cálculo anterior para tu sección transversal específica varias veces en longitudes incrementales para demostrar cómo es este el caso:
Interesante, ¿verdad?
Teniendo en cuenta todos los parámetros y suposiciones que usted y yo hemos coludido juntos, su haz tiene todo lo que necesita para que pueda servir como una columna de una larga e ilustre nueva carrera. Puedo, y espero haberlo respondido.
En cuanto a si no será efectivo para usted, solo usted puede decirnos.