mecanica de materiales


TEMAS:
ELEMENTOS SUJETOS A FUERZA CORTANTE EN DIRECTO
ELEMENTOS SUJETOS A FUERZA CORTANTE EN LA FLEXIÓN
ESFUERZO CORTANTE POR FLEXIÓN EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES
ESFUERZO CORTANTE POR TORSIÓN EN BARRAS EN SECCIÓN CIRCULAR Y ANGULAR
ELEMENTOS SUJETOS A TORSIÓN


INGENIERÍA CIVIL















ELEMENTOS SUJETOS A FUERZA CORTANTE ENDIRECTO
DISEÑO DE MIEMBROS SOMETIDOS BAJO TENSIÓN O COMPRESIÓN DIRECTA
El esfuerzo normal directo de compresión o de tensión (s), se calcula como:
s = F / A (16)
Se deben cumplir las siguientes condiciones:
El miembro con carga debe ser recto.
La sección transversal debe ser uniforme a lo largo de toda la longitud considerada.
El material debe ser homogéneo.
La carga debe aplicarse alo largo del eje centroidal.
Los miembros a compresión deben ser cortos para que no se pandeen.
ESFUERZOS NORMALES DE DISEÑO
El esfuerzo normal de diseño (sd) 4, se calcula teniendo como referencia la resistencia de cadencia (Sy) o la resistencia última (Su), de acuerdo con las siguientes ecuaciones:
sd = Sy / N 1 (17)
sd = Su / N 2 (18)
Donde, N 1 y N 2 son factores de seguridad,llamados también factores de diseño, los cuales se determinan de acuerdo con el cuadro 5 (MOTT, 1999):
Criterios para esfuerzos de diseño, en esfuerzos normales directos.
Forma de carga
Material dúctil
Material quebradizo
Estática
Sy / 2
Su / 6
Repetida
Su / 8
Su / 10
Impacto
Su / 12
Su / 15
Para el diseño de estructuras de construcción sometidas a cargas estáticas, elAISC y el AA, sugieren las siguientes ecuaciones:
Acero estructural (AISC):
s d = 0.60 Sy (19)
s d = 0.50 Su (20)
Se toma el menor valor de las dos ecuaciones.






ELEMENTOS SUJETOS A FUERZA CORTANTE EN LA FLEXIÓN








ESFUERZO CORTANTE POR FLEXIÓN EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Cuando hablamos de fuerzas estructurales, nos referimos al esfuerzo que debe soportar laestructura de una Montaña Rusa. En una estructura predeterminada, se analizan muchos esfuerzos, pero los esfuerzos estructurales que más se consideran son los esfuerzos de compresión, y el esfuerzo de flexión de los materiales.

El esfuerzo de compresión se calcula con la siguiente fórmula:
e = F / A
Dónde:
e = Esfuerzo (Ej. Newton sobre metro cuadrado, Kilogramo fuerza sobre milímetrocuadrado, etc.)
F = Fuerza (Ej. Newtons o Kilogramo Fuerza. 1 Newton = 1 Kilogramo por metro sobre segundo al cuadrado, y 1 Kilogramo Fuerza = 9.81 Newtons)
A = Área (Ej. metro cuadrado, pié cuadrado, centimetro cuadrado, etc.)
El cálculo de los esfuerzos de compresión, se utilizará para los casos en que la fuerza se aplica sobre el eje de la estructura. En este caso, vemos una columna que sostienela vía de una Montaña Rusa. En el momento que el tren pasa por la columna, el peso ejerce una fuerza sobre el eje de la columna. El área que se tiene que considerar, es área que tenga la sección de la columna. En este caso es una sección circular cómo se muestra en el círculo con la A.





El esfuerzo de flexión máxima es el esfuerzo que se aplica sobre alguna de las caras laterales de unaviga. Este esfuerzo se calcula con diferentes fórmulas según diferentes casos. Pero antes de analizar cada caso, es importante mencionar el concepto de momento de inercia:

El momento de inercia es una propiedad geométrica de un área con respecto a un eje de referencia. La explicación de este concepto requiere de conocimientos matemáticos medianamente elevados, por lo que nada más se mencionarásu uso práctico aplicado a las Montañas Rusas.
El cálculo del momento de inercia depende de la forma que tenga la sección del material que se esté analizando. En el caso de las montañas rusas, se cuentan con 3 tipos de secciones. La circular, la cilíndrica, y la rectangular. Aquí se muestran las secciones con sus respectivas fórmulas. I = Momento de inercia.


Otro concepto importante es el...