Estudiante

4.4.- REVISION O DISEÑO POR CORTANTE
Para este análisis consideraremos la viga de la fig. 10.3 a). Al flexionarse la viga aparecen esfuerzos cortantes debido al cambio de la longitud de sus fibras longitudinales. En la zona de momento positivo, las fibras inferiores se alargan y las superiores se acortan, en tanto que en algún lugar intermedio habrá un plano neutro en el que las fibras nocambian de longitud. Debido a estas deformaciones variables, una fibra particular tiende a deslizarse sobre las fibras situadas arriba y debajo de ella.

Si una viga de madera se construyera encimando tablones y no se conectase éstos entre si como la viga tomaría la forma mostrada en la parte b) de la fig. El estudiante habrá observado vigas cortas de madera fuertemente cargadas con grandes fuerzascortantes transversales que presentan grietas a lo largo de los planos horizontales.
La anterior presentación del problema puede parecer engañosa, al mostrar por separado los dos esfuerzos cortante horizontal y vertical; en realidad el esfuerzo cortante y rasante, en cualquier punto son simultáneos, no pudiendo separarse. Más aún, no puede ocurrir uno sin el otro.
Generalmente el cortante no es unproblema en las vigas de acero por que las almas de los perfiles laminados son capaces de resistir grandes fuerzas cortantes. Se indica a continuación una serie de situaciones comunes donde el cortante sí podría ser excesivo.
1.- Si se colocan grandes cargas conectadas cerca de los apoyos de una viga, se originarán fuerzas cortantes considerables sin incremento correspondiente en los momentosflexionantes. Un ejemplo bastante común de éstos ocurre en edificios altos en donde las columnas de un piso están desfasadas (fuera de eje) respecto a las columnas del piso inferior. Las cargas de las columnas superiores aplicadas a las vigas del piso serán bastante grandes si hay mucho piso arriba.
2.- Probablemente el problema más común de cortante ocurre cuando dos miembros estructurales (comouna viga y una columna) están rígidamente conectados entre si, de manera que sus almas se encuentran en un mismo plano. Esta situación ocurre frecuentemente en la unión de vigas y columnas de marcos rígidos.
3.- Cuando las vigas están despatinadas, como se muestra en la fig. 10.3 c), el cortante puede ser un problema. En este caso las fuerzas cortantes deben tomarse con el peralte reducido de laviga. Un caso parecido se presenta cuando las almas contienen agujeros para ductos o para otros fines.
4.- Teóricamente las vigas cortas cargadas fuertemente pueden tener cortantes excesivos, pero esto no ocurre con mucha frecuencia a menos que se trate de casos parecidos al caso 1.
5.- El cortante puede ser un problema aun para cargas ordinarias cuando se usan almas muy delgadas como en lastrabes armadas o en los perfiles doblados en frio de pared delgada.

Del estudio de la mecánica de materiales, el estudiante debe conocer la formula del esfuerzo cortante:
fv=VQ/Ib
Donde:
V= fuerza cortante externa
Q= momento estático respecto al eje neutro de la parte de la sección transversal situada arriba o abajo del nivel en que se busca el esfuerzo fv
b= ancho de la sección al niveldel esfuerzo fv.
La figura 10.4 a) muestra la variación del esfuerzo cortante en la sección transversal de un perfil I y en la parte b) de la misma figura se muestra la variación en una sección rectangular. Puede verse en a) que la fuerza cortante en las secciones I la resiste principalmente el alma.
Si se incrementa la carga en un miembro estructural con sección I hasta que se alcanza el esfuerzode fluencia por flexión en el patín, éste no tendrá capacidad para resistir esfuerzos cortantes que deberá entonces soportar el alma. Si se incrementa aún más el momento, el esfuerzo de fluencia por flexión penetrara hacia el alma y el área de alma capas de resistir esfuerzos cortantes se reducirá aún más. En vez de suponer que el esfuerzo cortante nominal lo resiste una parte del alma, las...