Calculadora de Propiedades de la Sección Rectangular Hueca (RHS)
Introduce el ancho exterior, la altura exterior y el espesor de pared de un tubo rectangular y obtén su área, momentos de inercia, módulos resistentes, radios de giro y constante de torsión, con la sección dibujada a escala.
Dimensiones de la sección
Introduce las dimensiones en la unidad seleccionada: el dibujo y los resultados se actualizan mientras escribes. El dibujo usa coordenadas centroidales: las líneas de cuadrícula gruesas son los ejes x e y que pasan por el centroide C.
Sección
- Sección con sus cotas
- Centroide C, ejes centroidales x e y
- Ejes principales 1 y 2, ángulo θp
- Centro de cortante S
La sección rectangular hueca es la viga cajón de bancadas de máquinas, vigas carril y bastidores soldados: un eje fuerte para la flexión, una pared cerrada para la torsión y caras planas donde soldar y atornillar. Su momento de inercia es el rectángulo exterior menos el interior, Ix = (b·h³ − bi·hi³)/12, que con paredes delgadas está dominado por las dos alas alejadas del eje neutro.
Con pared uniforme, la geometría queda definida por b, h y t; las dimensiones interiores son b − 2t y h − 2t. La constante de torsión sigue la fórmula de Bredt para secciones cerradas sobre la línea media de la pared.
Cómo se calculan las propiedades: rectángulo hueco
- Lados interiores
- bi = b − 2·t, hi = h − 2·t
- Área
- A = b·h − bi·hi
- Momentos de inercia
- Ix = (b·h³ − bi·hi³) / 12, Iy = (h·b³ − hi·bi³) / 12
- Módulos resistentes elásticos
- Sx = 2·Ix / h, Sy = 2·Iy / b
- Módulos resistentes plásticos
- Zx = (b·h² − bi·hi²) / 4, Zy = (h·b² − hi·bi²) / 4
- Constante de torsión (Bredt)
- J = 4·Am²·t / pm, Am = (b − t)·(h − t), pm = 2·(b − t + h − t)
Los momentos y ejes principales se obtienen de Ix, Iy e Ixy con I1,2 = (Ix + Iy)/2 ± √[((Ix − Iy)/2)² + Ixy²] y tan 2θp = −2·Ixy/(Ix − Iy); los radios de giro son r = √(I/A) y los módulos resistentes elásticos S = I/c para cada fibra extrema. Las definiciones de todas las propiedades están en el glosario de la página general de propiedades de secciones.
Hipótesis. Esquinas vivas, espesor uniforme en los cuatro lados. La constante de torsión de Bredt es una aproximación de pared delgada.
Otras secciones
Preguntas frecuentes
¿El lado largo debe ir vertical u horizontal?
Vertical para la rigidez a flexión: I crece con el cubo del canto, así que un cajón 100×60×4 de canto tiene I_x = 1,63·10⁶ mm⁴ pero tumbado solo 0,70·10⁶ mm⁴; en los resultados el ángulo principal pasa de 0° a 90° al intercambiar b y h. Tumbado solo se prefiere cuando la carga puede venir de cualquier dirección o cuando manda la estabilidad lateral-torsional.
¿Cómo se calcula la constante de torsión de un cajón?
Con la fórmula de Bredt J = 4·A_m²·t / p_m, donde A_m es el área encerrada por la línea media de la pared y p_m su perímetro. Supone un flujo cortante uniforme a través de la pared, lo que es exacto cuando la pared es delgada frente a los lados; por eso la calculadora marca el valor como aproximado.
¿Puedo modelar un cajón soldado con cuatro chapas de distinto espesor?
No con esta página, que supone un único espesor de pared. Un cajón con alas más gruesas que las almas se trata mejor como suma de rectángulos con el teorema de Steiner; la página de la sección en I / H muestra la misma técnica para un perfil abierto.
Referencias y lecturas adicionales
- Segundo momento de área — Wikipedia — definición, teorema de Steiner y convención de signo del producto de inercia.
- Torsion constant — Wikipedia (EN) — por qué J difiere del momento polar en secciones no circulares, con las fórmulas de pared delgada.
- Módulo resistente — Wikipedia — módulo resistente elástico y plástico, con fórmulas para las secciones más comunes.
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