Tensión de flexión

objetivos de aprendizaje

después de completar este capítulo, debe ser capaz de:

  • Use la fórmula de flexión para calcular la tensión de flexión máxima
  • diseñe vigas que transporten cargas de forma segura
  • Determine el módulo de sección requerido de una viga
  • seleccione formas estructurales estándar para ser utilizado en un problema de viga dado

considere una viga simplemente soportada sujeta a cargas externas hacia abajo., La viga se deformará (desviará) de tal manera que la superficie superior de la sección transversal de la viga estará bajo compresión mientras que la superficie inferior estará en tensión. En algún lugar a lo largo del eje vertical de la viga, la tensión será cero; esta ubicación es el centroide de la sección transversal, también llamado eje neutral.,ngth en tensión y compresión

  • si el material tiene diferentes resistencias en tensión y compresión (por ejemplo, hierro fundido u otros materiales anisotrópicos), se requieren cálculos separados para ambas superficies de tensión y compresión
  • no se produce torsión, pandeo o paralización
    • casos de diseño

    Los problemas de diseño pueden seguir diferentes escenarios:

    • calcule las dimensiones de la sección transversal de la viga (encuentre el módulo de sección mínimo z y elija una forma estándar de mayor rigidez), dada la geometría de la viga, la carga y el material.,
    • seleccione el material de la viga (encuentre la tensión de trabajo máxima y elija un material de mayor resistencia), dadas las dimensiones de la viga, la carga y las dimensiones/forma.
    • determine si una viga es segura (encuentre la tensión de trabajo real y compare con la tensión de diseño), dadas las dimensiones de la viga, la carga y el material.

    problemas asignados

    Nota: Si no se especifica, use σdesign = 0.6×σYS, donde σYS es el límite elástico, del Apéndice B del libro de texto.

    Problema 1: una viga simplemente soportada, de 9.9 metros de largo, se carga con cargas concentradas de la siguiente manera:

    • 40 kN a@ 1.,2 m desde el extremo izquierdo
    • 10 kN @ 3.7 m desde el extremo izquierdo
    • 10 kN @ 6.2 m desde el extremo izquierdo
    • 10 kN @ 8.7 m desde el extremo izquierdo

    La viga se construye utilizando el perfil W200×100 I-beam de material laminado en frío AISI-1020. AISC recomienda que el esfuerzo de flexión máximo para estructuras similares a edificios bajo cargas estáticas se mantenga por debajo de 0.66×Sy. ¿Esta construcción cumple con los requisitos de diseño?

    Problema 2: una tubería simplemente se apoya sobre el suelo en vigas horizontales, de 4,5 m de largo., Cada viga lleva el peso de 20 m SCH 40 DN-600 tubo (ver extracto Académico PanGlobal), lleno de aceite de 0,9 SG. Suponiendo que la carga actúa en el Centro de la viga, Calcule el módulo de sección requerido de la viga para limitar la tensión de flexión a 140 MPa; luego seleccione la viga W SI más ligera que satisfaga los criterios.

    Problema 3: la figura muestra la sección transversal de una viga construida en aluminio 6061-T6. La viga se utiliza como un 45 en. voladizo largo., Calcule la carga uniformemente distribuida máxima permitida que podría llevar mientras limita la tensión debido a la flexión a una quinta parte de la resistencia final.

    Problema 4: diseñe una pasarela para atravesar una tubería recién instalada en su planta. Los soportes rígidos están disponibles en cada lado de la tubería, a 14 pies de distancia. La pasarela tiene que ser de 3.5 pies de ancho y ser capaz de soportar una carga uniformemente distribuida de 60 lb/ft2 sobre toda su superficie. Diseñe solo las tablas de cubierta y las vigas laterales., Utilice cualquier tamaño de madera y grados de materiales del Apéndice E de los libros de texto u otros de su propio diseño.

    Problema 5: sugiera un problema de diseño de viga que consideraría relevante y útil para los ingenieros de potencia.