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FUERZA CORTANTE Y MOMENTO FLEXIONANTE EN VIGAS
4.1 CONCEPTOS BÁSICOS
Este capítulo explica cómo las diversas fuerzas aplicadas a una viga llegan a producir fuerza
cortante y momento flexionante internos.
En la primera escena se muestra una viga; subsiguientemente se aplican fuerzas a ella
(Figura 4.1) y, debido a estas cargas, la viga sufre una deformación. Para explicarle al
usuario los que ocurre internamente en la viga es necesario realizar un corte en una sección
C (Figura 4.2).
C
Figura 4.1 Viga sometida a cargas
C
Figura 4.2 Flexión de la viga debido a cargas
Antes de pasar al corte se le indica al usuario que es necesario realizar el diagrama de cuerpo
libre y encontrar las reacciones.
31 Hecho esto, la viga se divide en dos partes para estudiar lo que ocurre en el corte (Figura
4.3). Se realiza un cambio de perspectiva para favorecer la visión de las acciones internas
(Figura 4.4 a) que equilibran al cuerpo con las fuerzas externas aplicadas y, entonces, visualmente acciones las fuerzas V y M. Posteriormente se dibujan los esfuerzos que causa
la flexión en la viga (Figura 4.4 b) y cuya obtención se estudiará en el capítulo siguiente.
C
Figura 4.3 Corte en la viga
Figura 4.4 (a) Surgen las fuerzas que equilibran al elemento
Figura 4.4 (b) Esfuerzos producidos por momento flexionante
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También se le proporciona información al usuario de la utilidad y necesidad de saber dónde se ubican los momentos flexionantes y cortantes máximos. Esto último se explica en escenas
más adelante en la secuela de cálculo .
4.2 CONVENCIÓN DE SIGNOS
Para analizar vigas sometidas a cargas se ha adoptado una convención de signos para que los
cortantes y momentos estudiados tengan significado. En el paquete didáctico se dan los
ejemplos y circunstancias en los que un momento se considera positivo o negativo. Se empieza con una escena donde se observan dos vigas sin carga alguna (Figura 4.5).
Figura 4.5 Vigas libre de cargas
Posteriormente a cada una se le aplican acciones externas diferentes, una fuerza vertical a la
primera viga y a la segunda momentos. Con esto se observa una deformación “cóncava” de
las vigas como se muestra en las figura 4.6.
33 Figura 4.6 Flexión positiva
Siguiendo, se cambia el sentido de las acciones externas y la deformación de las vigas se es
ahora “convexa” (Figura 4.7). Cada deformación va acompañada de su texto indicando si el
momento es positivo o negativo.
Figura 4.7 Flexión negativa
Al pasar a la siguiente escena se presenta la convención de signos usada para la fuerza cortante. Aquí se presenta la animación de una viga libre de cargas y se le hace un corte por
la mitad.
Se le aplican cargas a la viga, de ambos lados del corte, y la viga se corta. Dependiendo del
sentido de las cargas aplicadas, la viga se corta de dos diferentes maneras. Al usuario se le
indica qué cargas logran el corte positivo y de igual forma cuáles el corte negativo (Figura
4.8).
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Positivo
Negativo Figura 4.8 Convención de signos para cortante
4.2 DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO FLEXIONANTE
Para la secuela de cálculo, el paquete reúne tres casos de vigas, de diferentes claros,
diferente ubicación de apoyos, y con diferentes tipos de cargas aplicadas a ellas (puntuales, distribuidas, triangulares). Con esto se trata de abarcar los escenarios más comunes en que
una viga está sometida a fuerzas.
En cada ejemplo se guía al usuario con la metodología usual para determinar los diagramas
de fuerza cortante y momento flexionante.
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4.2.1 Ejemplo 1
Para el primer ejemplo se presenta un viga simplemente apoyada en los extremos, sometida
una carga puntual y una distribuida parcial (Figura 4.9). ...
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