Resistencia De Materiales

3.7.1.- APLICACIONES- DISEÑO DE VIGAS Y ESFUERZOS DE DISEÑO

Para diseñar una viga, deben especificarse su material, longitud, colocación de las cargas, colocación de los apoyos y el tamaño y la forma de su sección transversal. Normalmente, la longitud y la colocación de las cargas y los apoyos se determinan según los requisitos del USO pensado. A continuación el diseñadordetermina las especificaciones del material y el tamaño y la forma de la sección transversal.
Esto requiere un análisis del esfuerzo en la viga y una decisión por lo concerniente al esfuerzo permisible o de diseño al cual puede verse sometido el material seleccionado. Los ejemplos que aquí se presentan se concentrarán en estos puntos. También son de interés para el diseñador el costo, laapariencia, el tamaño físico, el peso, la compatibilidad del diseño con otros componentes de la máquina o estructura y la disponibilidad del material o el perfil.
Se demostrarán dos métodos básicos de diseño de vigas. Uno implica la especificación del material con el cual se fabricará la viga y su perfil general (circular, rectangular, viga W, etc.), con la subsecuente determinación de lasdimensiones requeridas de la sección transversal de la viga. El segundo requiere que se especifiquen las dimensiones y el perfil de la viga y que a continuación se calcule la resistencia requerida de un material con el que se fabricará la viga. Luego se especifica el material.

Esfuerzo de diseño para metales-recomendaciones generales.
Cuando se especifiquen esfuerzos de diseño es importanteque se tenga en cuenta que en las vigas se producen esfuerzos tanto de compresión como de tensión. Si el material es razonablemente homogéneo e isotrópico y tiene la misma resistencia a tensión o a compresión, entonces el diseño se basa en el esfuerzo máximo desarrollado en la viga. Cuando un material tiene diferentes resistencias a tensión y a compresión, como en el caso del hierro colado omadera, entonces se tendrán que analizar tanto los esfuerzos de tensión como los de compresión.
El método utilizado con más frecuencia en este libro para determinar esfuerzos de diseño es similar al descrito en las secciones 3-3 a la3-6, las cuales convendría repasar en este momento. La tabla 8-1 contiene instrucciones sobre esfuerzo de diseño que se usarán para vigas de máquinas y estructurasespeciales en condiciones en que Las cargas y las propiedades del material se conocen a la perfección. Se pueden usar factores más grandes en los casos de mayor incertidumbre. La tabla 8-1 se usará para los problemas de este libro que incluyen metales, a menos que se diga lo contrario.

Esfuerzos de diseño tomados de reglamentos seleccionados.
La tabla 8-1 da un resumen de esfuerzosflexionantes definidos por el American Institute of Steel Construction (AISC) para acero estructural y por la Aluminum Association para aleaciones de aluminio. Estos datos atañen a Vigas sometidas a cargas estáticas como las que se encuentran en estructuras de edificios.
Se requiere un análisis adicional de las partes de vigas sometidas a esfuerzos de compresión por la posibilidad de pandeo local,sobre todo en perfiles esbeltos o patines extendidos. Las vigas largas también deben verificarse por lo que se refiere a la posibilidad de torsión. Con frecuencia se requiere que los apoyos laterales de los patines de de vigas largas sujetos a compresión resistan la tendencia de la viga a torcerse. Véanse las referencias 1 y 2 para un análisis más detallado de estas especificaciones.

Esfuerzosde diseño para no metales.
Cuando los problemas incluyen no meta les tales corno madera, plásticos y compuestos, en general no se usa el concepto de resistencia a la cedencia. Además, las resistencias que vienen en a tablas con frecuencia están basadas en promedios estadísticos de muchas pruebas. Las variaciones en la composición y la estructura del material pueden conducir a variaciones...