Tipos de Vigas y Cargas: Clasificación y Cálculo de Reacciones

Viga: Elemento estructural que soporta cargas transversales, es decir, perpendiculares a su eje longitudinal. Durante su análisis, se determinan las reacciones, fuerzas cortantes internas y momentos flexionantes internos. Es fundamental clasificar el patrón de carga, el tipo de apoyos y el tipo de viga.

Patrones de Carga

Determinan la variación de la fuerza cortante y el momento flexionante a lo largo de la viga.

• Cargas normales concentradas: Actúan perpendicularmente (normal) al eje mayor de la viga en un solo punto o a lo largo de un segmento muy pequeño de la viga.
• Cargas concentradas inclinadas: Actúan en un punto, pero su línea de acción forma un ángulo con el eje principal de la viga.
• Cargas uniformemente distribuidas: Cargas de magnitud constante que actúan perpendicularmente al eje de la viga a lo largo de un segmento significativo de la misma.
• Cargas distribuidas variables: Cargas de magnitud variable que actúan perpendicularmente al eje de la viga a lo largo de un segmento significativo.
• Momentos concentrados: Un momento es una acción que tiende a hacer girar un objeto. Pueden ser producidos por un par de fuerzas paralelas que actúan en direcciones opuestas. Cuando un momento actúa en un punto de una viga y tiende a provocarle rotación pura, se denomina momento concentrado.

Tipos de Apoyo

Todas las vigas deben estar apoyadas de manera estable para mantener el equilibrio. Las cargas y momentos externos deben ser resistidos por uno o más apoyos.

• Apoyo simple o de rodillo: Resiste solo fuerzas que actúan perpendicularmente a la viga.
• Apoyo de pasador: Un ejemplo es una bisagra, que resiste fuerzas en dos direcciones, pero permite la rotación en torno al eje del pasador. Permite que la viga se flexione libremente. La junta de pasador resistirá cualquier fuerza horizontal.
• Apoyo fijo: Se mantiene firmemente sujeto, resistiendo fuerzas en cualquier dirección e impidiendo la rotación de la viga en el apoyo.

Tipos de Viga

• Viga simple: Soporta cargas que actúan perpendicularmente a su eje, con sus extremos apoyados en apoyos simples.
• Viga saliente: La viga cargada sobresale por encima de los apoyos.
• Viga en voladizo: Tiene solo un extremo apoyado (empotrado).
• Viga compuesta: Consta de dos o más piezas que se extienden en diferentes direcciones.
• Viga continua: Dispone de apoyos adicionales.

Reacciones de los Apoyos

1. Trazar el diagrama de cuerpo libre.
2. Usar las ecuaciones de equilibrio: ∑M = 0 (sumando los momentos con respecto al punto de aplicación de una de las reacciones de apoyo).
3. Usar ∑M = 0 (sumando los momentos con respecto al punto de aplicación de la *otra* reacción) para determinar la primera reacción.
4. Usar ∑F = 0 para comprobar los cálculos.

Fuerzas Cortantes y Momentos Flexionantes

Fuerzas cortantes: Son fuerzas *internas* generadas en el material de una viga para equilibrar las fuerzas externas aplicadas y garantizar el equilibrio de todas sus partes.

Momentos flexionantes: Son momentos *internos* que se generan en el material de una viga para equilibrar la tendencia de las fuerzas externas a hacer girar cualquier parte de ella.

Convención de signos:

• Las fuerzas cortantes internas que actúan dirigidas hacia abajo se consideran positivas.
• Las fuerzas cortantes internas que actúan dirigidas hacia arriba se consideran negativas.
• La magnitud de la fuerza cortante en cualquier parte de una viga es igual a la suma algebraica de todas las fuerzas externas que actúan a la izquierda de la sección de interés.
• La pendiente de la curva del momento flexionante en cualquier punto es igual a la magnitud de la fuerza cortante en dicho punto.