Diseño de vigas

Diseño de vigas para esfuerzos de flexión

El proceso de diseño de cualquier viga requiere que se tomen en cuenta todos y cada uno de los factores que pueden influir en su comportamiento en condiciones reales. Entre estos factores podemos mencionar los siguientes:
* Tipo de estructura
* Los materiales que se empleen
* Las cargas a la que estará sometida
* Los factoresambientales
* Los costos
Un punto muy importante en el diseño de una viga es la resistencia, debido a que esté factor consiste en determinar cual será la forma y tamaño de una viga, sin que los esfuerzos reales sobrepasen los esfuerzos permisibles, es decir:
σreal≤σperm
Los pasos que se deben seguir para el diseño de una viga para resistir esfuerzos de flexión es el siguiente:
* Determinar elvalor de σperm del material. Ya sea mediante tablas de propiedades del material o de especificaciones de diseño. Cabe mencionar que el esfuerzo permisible se basa en el factor de seguridad deseado. Así también se debe determinar si los esfuerzos son los mismos en tensión y compresión.
* Dibujar los diagramas de cortante y de momento flector correspondiente a las condiciones específicas decarga, y determinar el momento flexionante máximo.
* Calcular el modulo de sección requerida de la viga.
S=Mmáxσperm
* Escoger la viga que cumpla con los requerimientos, que sea la menos costosa y la más ligera.
Las vigas se pueden construir de muchas formas y tamaños para poder satisfacer cada uno de nuestros criterios. Existen distribuidores que sacan catálogos de vigas de acero,aluminio, plástico y madera para poder conocer algunas de sus propiedades y hacer los cálculos necesarios para satisfacer nuestro propósito. Entre los perfiles de vigas prefabricadas se encuentran los siguientes:
* Vigas de patín ancho (W)
* Vigas I
* Vigas de perfiles angulares
* Canales
* Vigas rectangulares
* Tubos
Vigas de perfiles y tamaños estandarizados

Como semenciono antes existen institutos que estandarizan los perfiles y tamaños de vigas como el del acero estructural, estas instituciones sacan manuales de las propiedades de la viga como las dimensiones transversales, el peso por unidad de longitud, momentos de inercia y el modulo de sección. Entre estas instituciones podemos mencionar a las siguientes:
* El Instituto Americano de Construcción enAcero (AISC)
* La Asociación del Aluminio
* La Asociación Americana Forestal y de Papel
Los perfiles de acero reciben una designación y se interpreta de la siguiente manera:
* El tipo de perfil
* La Altura nominal
* El Pero por unidad de longitud
Ejemplo:
W 30 ×211
Tipo de perfil de patín ancho, con una altura nominal de 30 in, y un peso de 211 lb por ft de longitud.

Lassecciones en ángulo tienen una designación semejante a la anterior, estas son:
Ejemplo:
L 8×6×1
Angulo con lados desiguales, uno de 8 in y el otro de 6 in de longitud, con un espesor de 1 in.

Todas las secciones estandarizadas se acero de fabrican por rolado, que es un proceso en que un tocho de acero caliente se pasa entre rodillos hasta que toma la forma deseada.
Los perfilesestructurales de aluminio se fabrican por el proceso de extrusión, consiste en que un tocho de aluminio caliente se empuja o extruye a través de un dado conformado.
Cuando se emplean vigas de madera se debe tomar en cuenta la diferencia entre el tamaño nominal y real del corte, por ejemplo en una viga de madera de dimensión nominal de 4 x 8 decrece su espesor si la madera es cepillada teniendo como espesorreal 3.5 x 7.25 en donde estos son los valores que se deben de tomar en cuenta al momento del calculo.

Eficiencia relativa de varias formas de vigas

Cuando se diseña una viga siempre se satisfacen todos los objetivos impuestos, usando con eficiencia el material, ya sea por las restricciones por la función, la apariencia, las cargas a las que estará sometida, los costos de fabricación...