Fundamentos de Mecánica de Materiales e Ingeniería Estructural

Mecánica de Materiales: Estudia los efectos internos que experimenta un cuerpo estando bajo carga.

Objetivo de la Mecánica de Materiales: Desarrollar relaciones entre las cargas aplicadas en un cuerpo y analizar los diferentes tipos de esfuerzos.

Para el diseño confiable de cualquier estructura es importante: Fuerzas internas: son las fuerzas de reacción en el interior de los cuerpos que actúan para equilibrarlo.

Las deformaciones se pueden aplicar a un material o una estructura bajo cargas o fuerzas (tracción, compresión, corte constante, torsión).

Las cargas se pueden ordenar de la siguiente manera:

Por Suposición: concentradas, uniformes, atribuidas, no uniformes.

Por la rapidez de aplicación: carga estática, impacto.

La ingeniería estructural: área o disciplina que incluye el conocimiento de conjuntos científicos técnicos necesarios en las fases del proceso.

Fases de la Ingeniería Estructural:

Fase 1: Concepción.

Fase 2: Análisis.

Fase 3: Diseño.

Fase 4: Construcción.

Fase 1: Parte de una especificación que requiere imaginación creativa.

Fase 2: Actividades conducentes a ratificar las adecuaciones de la estructura a su objeto, que soporta las cargas.

Fase 3: Dimensionamiento detallado de los elementos estructurales a base de los esfuerzos que ha de soportar la estructura.

Fase 4: Realización de la estructura asociada a aquellas especialidades de la ingeniería que requiere un sistema estructural.

Mecánica Estructural: Tiene como objeto la investigación de las mejores formas y dimensiones que se han de dar.

Las ecuaciones de la estática: Aseguran el equilibrio de la estructura.

Ecuaciones Geométricas: Aseguran que todas las partes de ella permanezcan juntas antes y después de la deformación.

Deformación Unitaria Normal: Una barra recta cambia de longitud cuando se la carga axialmente. Se alarga cuando está en tracción y se comprime cuando está en compresión.

Se le llama deformación normal unitaria porque está relacionada con esfuerzos normales.

Esfuerzo y deformación unitaria uniaxial: Se basan en consideraciones puramente estáticas y geométricas, se usa en cualquier magnitud y en cualquier material.

Deflexión en vigas: Las vigas y los ejes son elementos que determinan el esfuerzo que produce la flexión en estos elementos.

Clasificación de las vigas:

1. Viga simplemente apoyada
2. Viga con un tramo en voladizo
3. Viga en voladizo
4. Viga continua
5. Viga empotrada en un extremo
6. Viga doblemente empotrada

Convención de signos para las vigas: Es necesario establecer una convención de signos para definir los valores positivos y negativos (V y M).

Procedimiento de Análisis

Reacciones en los apoyos: Determinar todas las fuerzas reactivas y los momentos que actúan sobre la viga.

Funciones de fuerza cortante y momento: Asegurar que el esfuerzo de corte y el momento se encuentren actuando en su sentido positivo.

Diagramas de fuerzas cortantes y de momento:

1. El cortante en cualquier punto dado de una viga es positivo cuando las fuerzas externas, tanto las cargas como las reacciones, actúan sobre la viga y tienden a cortar la viga en ese punto.
2. El momento flector en cualquier punto dado de una viga es positivo cuando las fuerzas externas que actúan sobre la viga tienden a flexionar la viga en ese punto.