AULA POLITÈCNICA 15 Resistencia de materiales Problemas resueltos

Miquel Ferrer Ballester

José Luis Macías Serra

Frederic Marimón Carvajal

M. Magdalena Pastor Artigues

Francesc Roure Fernández

Lluís Vilaseca Vilanova

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AULA POLITÈCNICA / ETSEIB

Resistencia de materiales Problemas resueltos

Miquel Ferrer Ballester

José Luis Macías Serra

Frederic Marimón Carvajal

M. Magdalena Pastor Artigues

Francesc Roure Fernández

Lluís Vilaseca Vilanova

EDICIONS    UPC

Prólogo 7

Prólogo

El    presente    libro    es    una    colección    de    problemas    resueltos    destinada    a    facilitar    el    aprendizaje    de    la

Resistencia    de    Materiales    a    través    de    su    aplicación    a    la    resolución    de    ejemplos    concretos.    Ha    sido elaborado    pensando en    su uso por    parte    de    estudiantes    de    Ingeniería    y de    Arquitectura,    como    texto complementario a un libro de teoría de Resistencia de Materiales. En concreto su estructura, enfoque y nomenclatura se adapta especialmente al texto Resistencia de Materiales de F. Roure, F. Marimón y X. Ayneto, que actualmente edita CPDA de la ETSEIB- UPC, en forma de fascículos.

Se    supone    que    antes    de    abordar    los    problemas    de    cada    capítulo,    el    lector    habrá    adquirido    los conocimientos de teoría correspondientes, y por ello no se repasan de forma explícita en el presente libro.    Se    supone    asimismo    que    el    lector    ha    seguido    previamente    un    curso    de    mecánica    de    medios continuos,    y    que    dispone    de    los    conocimientos    de    elasticidad    lineal    necesarios.    Al    efecto    se    han incluido en la Bibliografía textos de teoría sobre ambos aspectos.

Los temas que cubre este libro son los clásicos de un primer curso de Resistencia de Materiales: los temas    básicos    relativos    a    la    pieza    prismática.    Una    rápida    ojeada    al    índice    ilustra    perfectamente    el alcance    del    temario    abordado.    Se    ha    centrado    el    texto    en    estos    temas    básicos    para    adaptarlo precisamente al desarrollo de un curso de duración cuatrimestral; aunque al final de algunos capítulos se han introducido también problemas más complejos (van marcados con un asterisco), para aquellos lectores que deseen profundizar en dichos temas.

Los casos más sencillos, introductorios de cada tema, no se han incluido en este libro como problemas, porque    ya    suelen    encontrarse    como    ejemplos    introductorios    en    los    libros    de    teoría,    y    no    se    ha considerado    necesario    repetirlos.    Tampoco    se    ha    pretendido    elaborar    una    colección    exhaustiva    de problemas, sino seleccionar unos cuantos de cada tema, para ilustrar sus diversas facetas.

A    pesar    de    las    numerosas    revisiones    que    hemos    hecho    del    texto    y    de    las    pruebas        de    impresión, estamos seguros de que algunos errores y erratas habrán conseguido colarse (confiamos en que sean sólo algunas), y pedimos por ello disculpas al lector.

Finalmente queremos expresar nuestro agradecimiento a los siguientes estudiantes de la ETSEIB que, como becarios del Departamento, han colaborado en la esmerada confección del    texto, las fórmulas y los dibujos: Pedro J. Campos San Facundo, Antonio Cerra Franco y Robert Gimeno Feu.

Los autores

Barcelona, junio de 1999

Índice 9

Índice

1          Diagramas de esfuerzos.......................................................................................................11

2          Esfuerzo normal...................................................................................................................25

3          Esfuerzo de cizalladura pura................................................................................................35

4          Características de secciones.................................................................................................45

5          Dimensionado de secciones a flexión..................................................................................53

6          Flexión desviada y flexión compuesta.................................................................................75

7          Torsión y esfuerzos combinados..........................................................................................89

8          Corrimientos en piezas prismáticas....................................................................................131

9          Piezas y sistemas hiperestáticos.........................................................................................139

10      Inestabilidad elástica...........................................................................................................161

Bibliografia................................................................................................................................185

Bibliografía 185

Bibliografía

COURBON, J. Resistencia de materiales (I y II). Madrid, Aguilar, 1968.

LAROZE, S. Resistance des materiaux et Structures (I,II,III y IV). París, Eyrolles-Masson & Cia, 1974.

LOVE, A.E.H. A treatise on the mathematical Theory of Elasticity. New York, Dover, 1944.

NEUBER, H. Mecánica técnica (II). Madrid, Dossat, 1977.

ORTIZ, L. Elasticidad. Madrid, Mc Graw-Hill, 1998.

ORTIZ, L. Resistencia de materiales. Madrid, Mc Graw-Hill, 1991.

ROURE, F.; MARIMÓN, F.; AYNETO, X., Resistencia de materiales (Fascículos). Barcelona, CPDA- ETSEIB, 1998

TIMOSHENKO, S.P., Resistencia de materiales. Madrid, Espasa-Calpe, 1967.

UGURAL, A.C.; FENSTER, S.K. Advanced Strength and applied Elasticity. New York, Elsevier, 1987.

11 12 Resistencia de materiales. Problemas resueltos

Problema 1.1

Determinar los diagramas de esfuerzos en la estructura de la figura.

o 45

600        2    N

E

2 m 800 Nm

A C D

B

3 m 3 m 2 m

F 600      2

F 600      2

H

V

600 N

600 N

2

2

2

2 Resolución:

a)      Descomposición de la fuerza exterior aplicada en el extremo de la barra BE.

b)      Cálculo de las reacciones.

600 N

600 N

Ejes globales E

A C D 800 Nm

B

RAH

RCV

RAV

Tomamos momentos respecto al punto C:

M 0            R 6 6003 600 2 800

0

Suma de fuerzas verticales y horizontales:

c AV

F 0

F 0

V

H

R AV

600 R CV

0

R AH

600 N

100

3

R AV

100

3

_ N = -33,3 N

N 600 R CV

1900

3