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IV
IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DEL LOS ESFUERZOS EN VIGAS
4.1. DISEÑO DE VIGAS.

Uno de los objetivos más importantes del estudio de la resistencia de materiales y de las materias posteriores de diseño, es encontrar los elementos constitutivos de las estructuras, maquinas, etc., más económicos del mercado pero que cumplan con dos condiciones básicas:

a. Resistencia:es lacondición más importante, puesto que el perfil seleccionado debe ser capaz de soportar las cargas externas a las que va a estar sometido, con un cierto grado de seguridad o confianza. Esta seguridad se logra mediante los factores de seguridad empleados, los cuales varían de acuerdo al sistema normativo o teoría de cálculo del país donde se aplique. Para este curso, a manera de introducción, se considerala teoría elástica, donde el factor de seguridad es un número que rebaja los esfuerzos críticos del límite elástico, y los convierte en admisibles. Para otros diseños más específicos y avanzados, se utilizan teorías más modernas, como la de los estados límites, donde el factor de seguridad depende de la relación de cargas externas permanentes y variables, del elemento a diseñar y de losmateriales empleados.

b. Rigidez: es la condición que permite que el uso del elemento estructural, se haga de manera agradable, con una satisfactoria sensación de seguridad. Esta condición esta asociada con las deformaciones de los elementos estructurales, de tal manera que estas se mantengan por debajo de los límites aceptados por la normativa empleada. Una excesiva deformación de una viga,aún cuando esta cumpla con la condición de resistencia, puede crear una sensación visual de inseguridad para el usuario. También las grandes deformaciones pueden ocasionar el daño de elementos no estructurales débiles o susceptibles, tales como ventanales de vidrio, puertas, tabiques, etc, o impedir el adecuado movimiento de piezas de una maquinaria. Esta condición también está asociada con lasvibraciones sufridas por los elementos diseñados, al ser sometidos a las cargas externas principalmente variables, debidas a personas, vehículos, etc.

















3.4. Secciones Económicas

En la figura se observa a la izquierda fig. una sección de viga rectangular, cuya área es A = bxh.
Si consideramos cargas verticales, el eje neutro es horizontal y está situado en elcentróide del área. La orientación es importante para aprovechar la condición de máxima resistencia estática de la sección, representada por el momento de inercia, de modo que se hace coincidir el eje neutro con el eje de mayor inercia de la sección, en este caso es el eje x-x.
Una sección ideal es aquella que permite utilizar toda el área “A”, en dos franjas delgadas distanciadas lo más posible deleje neutro para lograr el mayor momento de inercia, puesto que así la mayor parte de los diferenciales de área tienen una distancia mayor al eje centroidal, en este caso el momento de inercia seria varias veces mayor que el de la sección rectangular. Pero esta sección no se puede fabricar en la práctica, surgiendo entonces la sección “I” o doble te, la cual incorpora un alma que conecta las dosalas de la sección ideal fig. 2.6.c, d y e.
Existe en el mercado una amplia gama de perfiles, con características diferentes, que permiten su utilización para fines específicos. Entre los perfiles laminados en caliente que se consiguen en el mercado nacional, figuran los de ala estrecha IPN e IPE (fig. 2.6.c.), los de ala ancha HEA Y HEB (fig. 2.6.d.). Entre los perfiles laminados en frió seencuentran los Properca (fig.2.6.e.), que se diferencian de los anteriores en que la unión entre el alma y ala se realiza mediante una electro soldadura continua, existiendo las opciones de ala estrecha denominados ”VP” y los de ala ancha denominados “CP”. Ambos se fabrican con acero ASTM – A- 32.
Además existen los perfiles estructurales tubulares, con características diferentes a los anteriores,...