Un mejor entendimiento sobre el Módulo de Sección, Momento de Diseño y Momento de Inercia

Ambos el Momento de Inercia y el módulo de sección son medidas de una rigidez relativa de una sección cruzada de un tablestacado.

La mayor diferencia es que el I (Momento de Inercia) se usa para cálculos más generales. Cuando se calcula la fuerza en un pilote de acero, por ejemplo, la formula de I es

fuerza = M*y / I

en donde M es el momento de flexión en un punto en el pilote de acero (llamado el Momento de Diseño) y la y es la distancia vertical desde el eje de flexión en el centroide la sección cruzada. Esto es una fórmula general, porque se puede determinar la fuerza en cualquier punto de la sección cruzada introduciendo cualquier valor para la y.

Sin embargo, para la mayoría de los trabajos de ingeniería civil que usan acero, el ingeniero no se preocupa por cuanto es la fuerza en cualquier distancia desde el centroide del pilote de acero, porque se preocupan más sobre cuando cederá. Por lo tanto, el módulo de sección es una comparación más importante y útil para el criterio de diseño. Para determinar el módulo de sección, Z, se divide el Momento de Inercia por y.

Por lo tanto,

Z = I/y

¿Por qué es esto más importante para los ingenieros? Porque si lo intercambias, también significa que

I = Z*y

Substituye esto a la fórmula de fuerza, y tienes:

fuerza = M*y / Z*y

Las y se cancelan y ahora tienes:

fuerza = M/Z

Este es la fuerza en la fibra extrema de la viga, el cual es el peor de los casos. Y obviamente el peor de los casos es para lo que los ingenieros civiles diseñan, en términos de diseñar una tablestaca de acero para la mayor fuerza posible.

Nota: En la mayoría de los proyectos de tablestacado de acero que se subastan a construcción, lo mejor es tener un Momento de Diseño especificado (e.g., 100 k-in/ft.) de donde los ingenieros puedan trabajar, en vez de una sección de acero específica, ya que esto no le dice a los ingenieros las fuerzas exactas con las que ellos necesitan trabajar.