resistencia_de_materiales -5ta ed -robert l. mott

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  • Capi tulo_Preliminares_Resistencii ii 12/4/08 5:13:29 PM

  • RESISTENCIA DE MATERIALES

    Capi tulo_Preliminares_Resistenci i 12/4/08 5:13:29 PM

  • Capi tulo_Preliminares_Resistencii ii 12/4/08 5:13:29 PM

  • RESISTENCIADE MATERIALESQuinta edicin

    ROBERT L. MOTTUniversity of Dayton

    TRADUCCIN

    Rodolfo Navarro SalasIngeniero mecnicoUniversidad Nacional Autnoma de Mxico

    REVISIN TCNICA

    Mario Antonio Ramrez Flores Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y ElctricaUnidad Azcapotzalco-Instituto Politcnico NacionalMxico

    Emilio Brito MartnezUnidad Profesional Interdisciplinaria deIngeniera y Tecnologa AvanzadasInstituto Politcnico NacionalMxico

    Capi tulo_Preliminares_Resistenciii iii 12/4/08 5:13:29 PM

  • Authorized translation from the English language edition, entitled Applied Strength of Materials, 5th edition, by Robert L. Mott published by Pearson Education, Inc., publishing as PRENTICE HALL, INC., Copyright 2008. All rights reserved. ISBN 9780132368490

    Traduccin autorizada de la edicin en idioma ingls titulada, Applied Strength of Materials, 5 edicin, por Robert L. Mott,publicada por Pearson Education, Inc., publicada como PRENTICE HALL, INC., Copyright 2008. Todos los derechos reservados.

    Esta edicin en espaol es la nica autorizada.

    Edicin en espaolEditor: Luis Miguel Cruz Castillo e-mail: luis.cruz@pearsoned.comEditor de desarrollo: Bernardino Gutirrez HernndezSupervisor de produccin: Juan Jos Garca Guzmn

    QUINTA EDICIN, 2009

    Edicin en inglsEditor in Chief: Vernon R. AnthonyEditor: Erik KrassowEditorial: Nancy KestersonProject Manager: Kevin HappellDesing Coordinator: Diane ErnsbergerCover Designer: Jeff VanikCover art: Getty ImagesProduction Manager: Deidra SchwartzDirector of Marketing: David GesellExecutive Marketing Manager: Derril TrakaloMarketing Assistant: Les Roberts

    D.R. 2009 por Pearson Educacin de Mxico, S.A. de C.V. Atlacomulco 500-5 pisoCol. Industrial Atoto53519, Naucalpan, de Jurez, Estado de Mxico

    Cmara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. nmero 1031.

    PRENTICE HALL es una marca registrada de Pearson Educacin de Mxico, S.A. de C.V.

    Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicacin pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un sistema de recuperacin de informacin, en ninguna forma ni por ningn medio, sea electrnico, mecnico, fotoqumico, magnticoo electroptico, por fotocopia, grabacin o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor.

    El prstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesin de uso de este ejemplar requerir tambin la autorizacin del editor o de sus representantes.

    ISBN: 978-607-442-047-0

    Impreso en Mxico. Printed in Mexico.

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 11 10 09 08

    Mott, Robert l.Resistencia de materialesQuinta edicinPEARSON EDUCACIN, Mxico, 2009

    ISBN: 978-607-442-047-0rea: Ingeniera

    Formato: 20 25.5 cm Pginas: 792

    Capi tulo_Preliminares_Resistenciv iv 12/4/08 5:13:31 PM

  • vv

    Prefacio xi

    1 Conceptos bsicos de resistencia de materiales 1

    La imagen completa 2

    11 Objetivo de este libro: garantizar la seguridad 5

    12 Objetivos de este captulo 14

    13 Procedimiento de solucin de problemas 14

    14 Sistemas de unidades bsicas 15

    15 Relacin entre masa, fuerza y peso 16

    16 Concepto de esfuerzo 18

    17 Esfuerzo normal directo 20

    18 Elementos de esfuerzo para esfuerzos normales directos 23

    19 Concepto de deformacin 24

    110 Esfuerzo cortante directo 24

    111 Elementos de esfuerzo en esfuerzos cortantes 30

    112 Tamaos preferidos y perfiles estndar 30

    113 Anlisis experimental y computacional de esfuerzos 38

    2 Propiedades de diseo de materiales 53

    La imagen completa 54

    21 Objetivos de este captulo 55

    22 Propiedades de diseo de materiales 55

    23 Acero 71

    24 Hierro fundido 77

    25 Aluminio 78

    26 Cobre, latn y bronce 80

    27 Zinc, magnesio, titanio y aleaciones de nquel 80

    28 No metales en ingeniera de diseo 82

    29 Madera 82

    210 Concreto 83

    Contenido

    Capi tulo_Contenido_Resistencia_v v 12/3/08 7:04:17 PM

  • vi Contenido

    211 Plsticos 86

    212 Compuestos 88

    213 Seleccin de materiales 103

    3 Esfuerzo directo, deformacin y diseo 111

    La imagen completa 112

    31 Objetivos de este captulo 114

    32 Diseo de miembros sometidos a tensin o compresin directa 115

    33 Esfuerzos normales de diseo 115

    34 Factor de diseo 116

    35 Mtodos de diseo y guas para seleccionar factores de diseo 118

    36 Mtodos de calcular esfuerzo de diseo 122

    37 Deformacin elstica en miembros sometidos a tensin y compresin 127

    38 Deformacin provocada por cambios de temperatura 133

    39 Esfuerzo trmico 137

    310 Miembros hechos de ms de un material 140

    311 Factores de concentracin de esfuerzo con esfuerzos axiales directos 143

    312 Esfuerzo de apoyo 147

    313 Esfuerzo de apoyo de diseo 151

    314 Esfuerzo cortante de diseo 157

    4 Esfuerzo cortante torsional y deformacin torsional 185

    La imagen completa y actividad 186

    41 Objetivos de este captulo 190

    42 Par de torsin, potencia y velocidad de rotacin 191

    43 Esfuerzo cortante torsional en miembros con secciones transversales circulares 194

    44 Derivacin de la frmula del esfuerzo cortante torsional 197

    45 Momento polar de inercia de barras circulares slidas 198

    46 Esfuerzo cortante torsional y momento polar de inercia de barras circulares huecas 199

    47 Diseo de miembros circulares sometidos a torsin 201

    48 Comparacin de miembros circulares slidos y miembros circulares huecos 205

    49 Concentraciones de esfuerzo en miembros sometidos a torsin 208

    410 Torsindeformacin torsional elstica 215

    411 Torsin en secciones no circulares 226

    5 Fuerzas cortantes y momentos flexionantes en vigas 239

    La imagen completa y actividad 240

    51 Objetivos de este captulo 245

    Capi tulo_Contenido_Resistencia_vi vi 12/3/08 7:04:17 PM

  • Contenido vii

    52 Cargas en vigas, apoyos y tipos de vigas 246

    53 Reacciones en los apoyos 254

    54 Fuerzas cortantes y momentos flexionantes en el caso de cargas concentradas 258

    55 Indicaciones para trazar diagramas de vigas con cargas concentradas 263

    56 Fuerzas cortantes y momentos flexionantes en el caso de cargas distribuidas 270

    57 Formas generales encontradas en diagramas de momento flexionante 276

    58 Fuerzas cortantes y momentos flexionantes en vigas en voladizo 277

    59 Vigas con cargas distribuidas linealmente variables 279

    510 Diagramas de cuerpo libre de componentes de estructuras 281

    511 Anlisis matemtico de diagramas de vigas 285

    512 Vigas continuas: Teorema de los tres momentos 296

    6 Centroides y momentos de inercia de reas 314

    La imagen completa y actividad 315

    61 Objetivos de este captulo 317

    62 Concepto de centroide: perfiles simples 317

    63 Centroide de formas complejas 318

    64 Concepto de momento de inercia de un rea 322

    65 Momento de inercia de perfiles compuestos cuyas partes tienen el mismo eje centroidal 325

    66 Momento de inercia de perfiles compuestos. Caso general: uso del teorema del eje paralelo 327

    67 Definicin matemtica del momento de inercia 330

    68 Secciones compuestas hechas de perfiles comercialmente disponibles 331

    69 Momento de inercia de perfiles con todas las partes rectangulares 335

    610 Radio de giro 336

    611 Mdulo de seccin 340

    7 Esfuerzo debido a flexin 352

    La imagen completa y actividad 353

    71 Objetivos de este captulo 355

    72 Frmula de flexin 356

    73 Condiciones para el uso de la frmula de flexin 359

    74 Distribucin del esfuerzo en la seccin transversal de una viga 361

    75 Derivacin de la frmula de flexin 362

    76 Aplicaciones: anlisis de vigas 364

    77 Aplicaciones: diseo de vigas y esfuerzos de diseo 367

    78 Mdulo de seccin y procedimientos de diseo 369

    79 Concentraciones de esfuerzo 376

    710 Centro de flexin o centro de cortante 382

    711 Perfiles preferidos para secciones transversales de vigas 385

    Capi tulo_Contenido_Resistencia_vii vii 12/3/08 7:04:18 PM

  • viii Contenido

    712 Diseo de vigas hechas de materiales compuestos 389

    8 Esfuerzos cortantes en vigas 413

    La imagen completa y actividad 414

    81 Objetivos de este captulo 415

    82 Importancia de los esfuerzos cortantes en vigas 417

    83 Frmula general de cortante 418

    84 Distribucin del esfuerzo cortante en vigas 424

    85 Desarrollo de la frmula general de cortante 431

    86 Frmulas especiales de cortante 433

    87 Esfuerzo cortante de diseo 437

    88 Flujo de cortante 439

    9 Flexiones de vigas 452

    La imagen completa y actividad 453

    91 Objetivos de este captulo 458

    92 La necesidad de considerar flexiones de vigas 458

    93 Principios generales y definiciones de trminos 460

    94 Flexiones de vigas con el mtodo de la frmula 463

    95 Comparacin de los tipos de apoyo de vigas 469

    96 Superposicin mediante frmulas de flexin 475

    97 Mtodo de integracin sucesiva 484

    98 Mtodo del rea-momento 495

    10 Esfuerzos combinados 525

    La imagen completa y actividad 526

    101 Objetivos de este captulo 528

    102 Elemento sometido a esfuerzo 529

    103 Distribucin de esfuerzos creada por esfue