Resistencia

por el c.d.g. de la sección.

Tomemos un trozo de viga que antes de deformarse mida la unidad. Después de la deformación solo la fibra neutra continuará midiendo la unidad.

Una fibra situada a una distancia y, por debajo de la fibra neutra, medirá más de la unidad, puesto que está traccionada, y su alargamiento será el alargamiento unitario ε.

En la figura:

Para un radio de curvatura dado, el alargamiento de una fibra es proporcional a la distancia de una fibra a la fibra neutra.

7.3. Diagrama de ε y σ para una sección de la viga.

El diagrama de ε es triangular siempre que se cumplan las hipótesis de secciones planas. Si se cumple la ley de Hooke, el diagrama de σ será triangular como el de ε, dado a que se obtiene a partir del diagrama de ε, ya que ε = σ / E .

7.4. Fórmula de NAVIER.

Supongamos que el material sigue las hipótesis de Navier y la ley de Hooke. Entonces el diagrama de σ es triangular.

Apartir de esta figura, podemos obtener: ; de donde:

Si M es el momento flector que actúa en una sección de la viga e ILN es el momento de inercia de esa sección respecto a la línea neutra, se cumple: ; por tanto

En la fórmula se ve que el signo de σ depende del de M e y, ya que ILN no tiene signo. El signo de M ya hemos visto en temas anteriores cuándo es positivo (+) o negativo (-).

Respecto al signo de y, tenemos que: y es positivo para puntos situados por debajo de la línea neutra, y es negativo para puntos situados encima de la línea neutra.

7.5. Módulo resistente.

Se ha visto que: , donde:

M = Momento flector

W = módulo resistente de la sección. Las unidades de W son L3.

Cuando la sección es simétrica respecto de la LN, entonces existe un único W, en el caso de que la sección sea asimétrica, existirán dos módulos resistentes.

EJEMPLO 1: Módulo resistente de la sección rectangular.

Cuando la sección es simétrica respecto de la línea neutra (LN), existen un único módulo resistente, y su valor es:

EJEMPLO 2: Módulo resistente de la sección triangular.

Cuando la sección es asimétrica respecto de la línea neutra (LN), existen dos módulos resistentes, sus valores son:

7.6. Curvatura de una viga en función del momento flector.

Se ha visto que: ; pero luego

7.7. Secciones ideales de la flexión.

Si el material resiste igual a tracción que a compresión, el mejor tipo de sección es la simétrica respecto de la LN. Si no sucediera así, el mejor tipo de sección sería la asimétrica respecto de la LN (p. ej.: la triangular).

EJEMPLO: Supongamos que el material es hormigón, que resiste poco a tracción.

De las dos posibilidades que hay de poner la viga (ver figura), es preferible la de la izquierda, ya que para un momento flector positivo los puntos que van a trabajar a tracción son los de abajo, y en ellos v es menor y, por tanto, W mayor.

Siempre se ha de procurar utilizar vigas con gran módulo resistente, ya que para una tensión de trabajo dada, mayor será el momento flector que puede soportar la sección.

Dado que en la fórmula del módulo resistente W interviene ILN, e interesa que sea grande, se deduce que conviene que el material de la sección esté alejado de la LN. Esto se comprueba comparando dos secciones de igual área (y por tanto, igual peso y coste), de manera que una sea cuadrada y la otra rectangular.

Como h > a, se deduce que Wrect > WcuaVeamos cómo se puede mejorar el W de la sección rectangular conservando el mismo área y la misma altura.

El módulo resistente W depende de ILN y de v. Como v va a permanecer constante, la única forma de mejorar W es aumentando ILN. Para ello quitamos material

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