Fuerzas Interiores En Miembros Estructurales

FUERZA AXIAL Y MOMENTOS EN BARRA.

Se produce cuando la disposición de las fuerzas externas no es totalmente perpendicular al eje de la viga, existiendo componentes de ellas a lo largo del eje. Cuando aparece esta fuerza junto con la flexión, se genera un esfuerzo combinado de flexión con esfuerzo axial. Se presentan los diagramas de fuerza axial.

El diagrama de fuerza axial es una grafica que representa en abscisas distancias a lo largo del miembro y en ordenadas las fuerzas axiales internas en las secciones rectas correspondientes. En la representación de un diagrama de fuerza axial, las fuerzas de tracción son positivas y las de comprensión negativas. El diagrama de momentos es una grafica en la que se representa en abscisas distancias a lo largo del miembro y en ordenadas momentos resistentes internos en las secciones rectas correspondientes.

FUERZA AXIAL, FUERZA CORTANTE Y MOMENTO FLECTOR EN MIEMBROS DE MULTIFUERZA.

• Fuerza cortante: es la que en cualquier sección de una viga tiene igual magnitud, pero en dirección opuesta a la resultante de las componentes en la dirección perpendicular al eje de la propia viga de las cargas externas y reacciones en los apoyos que actúan sobre cualquiera de los dos lados de la sección que se está considerando.

• Fuerza axial: fuerza que actúa a lo largo del eje longitudinal de un miembro estructural aplicada al centroide de la sección transversal del mismo produciendo un esfuerzo uniforme. También llamada carga axial.

• Momento flector: es la suma algebraica de los momentos producidos por todas las fuerzas externas a un mismo lado de la sección respecto a un punto de la misma.

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FUERZAS CORTANTES Y MOMENTOS FLECTORES EN VIGAS.

Fuerza Cortante: del equilibrio de fuerzas verticales practicado a cualquiera de los dos segmentos de viga separados, aparece una fuerza interna “Va-a”, llamada resistente, debido a que se opone al efecto de las fuerzas activas externas, cuya dirección es perpendicular al eje longitudinal de la viga AB, el cual coincide a su vez con el eje "X" del sistema de referencia particular "XY" 5 de la viga. Para el caso de vigas inclinadas la fuerza cortante Va-a, tiene la misma inclinación, puesto que se orienta según el eje particular de la viga y no según el sistema global vertical-horizontal.

Momento flector: el equilibrio rotacional de los segmentos de viga estudiados se logra con la aparición del momento flector Ma-a, de esta manera este se puede definir como la sumatoria de los momentos de las fuerzas externas situadas a la izquierda o la derecha de la sección, considerando que el plano de la aplicación de las fuerzas es XY, y la dirección del momento flector es perpendicular a este, es decir eje particular:

ZMa-a = ΣMiizqa-a= ΣMidera-a.

En cuanto al signo del momento flector, es importante resaltar que este no depende de su sentido de rotación, tal como sucede con el momento de equilibrio, sino más bien de la curvatura que sufre la viga por la aplicación del mismo. De tal manera que una curvatura cóncava hacia arriba se considera positiva, lo contrario es negativo.

La fuerza cortante y el momento flector, se considera una viga AB que está sujeta a varias cargas concentradas y distribuidas. (ejemplo)

Se busca determinar la fuerza cortante y el momento flector en cualquier punto de la viga. Aunque en el ejemplo la vida esta simplemente apoyada, el método se puede aplicar a cualquier tipo de viga estáticamente determinada.

Primero se determinan las reacciones en A y en B seleccionando toda la viga como un cuerpo libre; si se escribe ƩMA = 0 Y ƩMB = 0 se obtienen, respectivamente RB y RA.

Para determinar las fuerzas internas en C, se corta la viga en C y se dibujan los diagramas de cuerpo libre correspondientes a las partes AC y CB de la viga (ejemplo1). Con el diagrama de cuerpo libre para la parte AC, se puede determinar la fuerza cortante V en C igualando a cero la suma de las componentes verticales de todas las fuerzas que actúan sobre AC. En forma similar se puede encontrar el momento flector M en C igualando a cero la suma de los momentos con respecto a C de todas las fuerzas y todos los pares que actúan sobre AC. Sin embargo, otra alternativa seria utilizar el diagrama de cuerpo libre para la parte CB´ y determinar la fuerza cortante V´ y el momento flector M´ igualando a cero la suma de las componentes verticales y la suma de los momentos con respecto a C de todas las fuerzas y todos los pares que actúan sobre CB. A pesar de que la selección del cuerpo libre que se usara puede facilitar el cálculo de los valores numéricos de la fuerza cortante y el momento flector, hace que sea necesario indicar sobre que parte de viga están actuando las fuerzas internas consideradas. Por tanto si se va a calcular y a registrar con eficiencia los

valores de la fuerza cortante y del momento flector en todos los puntos de la viga, se debe encontrar una forma que permita evitar la especificación cada vez de la porción de la viga que se utilizo como cuerpo libre.

TIPOS DE APOYOS QUE SE UTILIZAN EN VIGAS.

a - Apoyo por rodillo: Resiste el movimiento de la viga en la dirección perpendicular en su eje. Luego la relación en un apoyo de rodillo de una viga es una fuerza vertical. La viga puede girar libremente en torno al apoyo de rodillo

b - Apoyo por pasador: Resiste el movimiento de la viga en cualquier dirección del plano de carga. La dirección del apoyo de pasador de la viga horizontal se suele representar mediante los componentes horizontal y vertical de la fuerza. La viga puede girar libremente en torno al apoyo de pasador.

C - Apoyo fijo: impide tanto la rotación de la viga como su movimiento en cualquier dirección del plano de carga. La reacción del apoyo fijo puede representarse mediante dos componentes de fuerza y un momento.

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