1. Resistencia de los materiales
Exposicion grupal
Prof. Spomenka Angelov

3. •
•
La viga es el elemento estructural
utilizado para cubrir espacios,
soportando el peso colocado
encima del elemento mediante la
resistencia a las fuerzas internas
de flexión y corte.
En tal sentido el pre dimensionado
de
las
vigas
consiste
en
determinar
las
dimensiones
necesarias para que el elemento
sea capaz de resistir la flexión y el
corte, así como también debe tener
dimensiones tales que la flecha no
sea excesiva. Así, el esquema para
cumplir con los requisitos de una
viga consiste en:
Una viga es un mienbro
que se somete a carga
transversales, es decir,
perpendiculares
a
lo
largo de su eje.
La viga es un elemento constructivo que trabaja a
flexión, cuyo esfuerzo genera tensiones de
tracción y compresión. Cuando las vigas se
encuentran en el perímetro exterior de un forjado,
es posible que también se produzcan tensiones
por torsión.
La ingeniería y la arquitectura utilizan diversas
fórmulas para calcular las pendientes y las
deformaciones de las vigas a la hora de ser
sometidas a distintos tipos de cargos. Estos datos
son imprescindibles para el desarrollo de las
construcciones.

4. • Es
la
que
actúa
perpendicular(normal)
al
eje
mayor de la viga en un solo punto
o a lo largo de un segmento muy
pequeño de la viga.
Muestra la forma característica de
representar
Una viga que se somete a cargas
Esta
situación
produce
cargas
concentradas. El
peso de los tubos
y su contenido
determinan
las
magnitudes de las
cargas.
Si bien con frecuencia
se
visualizan
cargas que van
hacia abajo debido
a la gravedad, las
cargas
reales
pueden actuar en
cualquier
dirección.

5. • La que actúa efectivamente en un
punto pero cuya línea de acción
forma un ángulo con el eje
principal de la viga.
La figura 6-3 muestra un
ejemplo.
La carga con inclinación y que
ejerce
es
resorte
provoca
combinación
de
esfuerzos
flexioanantes y axiales en la
viga.

6. Son cargas de magnitud constante que
actuan perpendiculars al eje de una
viga a lo largo de un segment
significativo de la viga.

7. Son las cargas de magnitudes
variables
que
actuan
perpendiculares al eje de una viga
a lo largo de un segmento
significativo.

8. Es uno que solo puede
resistir solo fuerzas que
actúan perpendiculares a
la viga.
Este Sistema
produce
mayor apoyo adecuado
al mismo tiempo que
deja que la viga se
flexione.
Es
el que se mantiene
sujeto con firmeza de tal
manera
que resiste
fuerzas
en cualquier
dirección
y también
impide la rotación de la
viga en el apoyo.

9. Es la que soporta Es aquella en la que la
solo cargas
que
viga
con
carga
actúan
sobresale
de
los
perpendiculares a
apoyos. Estas suelen
su eje y que tiene
flexionarlas
hacia
sus extremos sobre
abajo , es decir,
apoyos
simples
producirles
una
que
actúan
flexión negativa.
perpendiculares a
su eje.
Esta es un tipo de
viga que solo
cuenta con un
apoyo.
Es un tipo de viga
que
esta
integrada
por
dos o mas piezas
que se extienden
en
diferentes
direcciones.
Son
aquellas
que
tienen mas de 2
apoyos
generalmente
se
usan para cuando
la luz es muy
grande.

10. Diagrama
de
cuerpo
libre

13. Miguelina Peguero
2011-0048

14. Las fuerzas cortantes se definen como sigue:
Son fuerzas internas que se generan en el material
de una viga para equilibrar las fuerzas
aplicadas externamente y para garantizar el
equilibrio en todas sus partes.
La presencia de fuerzas cortantes se puede
visualizar considerando cualquier segmento de
la viga como un cuerpo libre con todas las
cargas externas aplicadas. La figura 1 muestra
un ejemplo.

15. La viga en conjunto esta en equilibrio bajo la
acción de las reacciones de 500N en los
apoyos. Y cualquier segmento de la viga
también debe estar en equilibrio.
Un segmento se forma al cortar la viga en un
punto de interés y al considerar la parte de la
viga a un lado del corte. Normalmente, se
considera que el segmento de interés es el de
la izquierda del corte como se muestra en la
figura 1 (a) que anteriormente se mostró cuya
longitud es de 0.5m. Por tanto, para que el
segmento este en equilibrio, debe haber una
fuerza interna que actúa perpendicular al eje
de la viga en el corte.

16. En este caso, la fuerza interna debe ser de 500N con
una dirección hacia abajo. Esta es la fuerza
cortante y se usara en símbolo V para denotarla.
Es decir, V= 500 N. Este proceso para determinar
fuerzas cortantes se puede generalizar enunciando
la regle siguiente:
En la parte (b) de la figura se puede notar que
aunque esta en equilibrio el diagrama de
cuerpo libre con respecto a las fuerzas
verticales, aun no esta en equilibrio con
respecto a la rotación. La reacción RA y la
fuerza cortante V forman un par que tiende a
girar el segmento en sentido de las manecillas

17. Diagramas de fuerza cortante
Conviene graficar los valores de la fuerza cortante contra su posición en la viga como
se muestra en la figura 2. Tal grafica se llama diagrama de fuerza cortante y lo que
sigue es un análisis del método para crearlo. También se establecen las reglas
generales para trazar el diagrama de cualquier viga que solo se somete a cargas
concentradas normales.
El diagrama de fuerza cortante es una grafica donde la vertical representa el valor de
la fuerza cortante en cualquier sección de la viga. Este eje debe rotular como se
muestra en la figura, con el nombre de la cantidad que se va a graficar, la fuerza
cortante, su símbolo V y las unidades, en este caso newtons (N). El eje horizontal da
la posición en la viga y se acostumbra a dibujar paralelo al dibujo de la viga de modo
que se pueda visualizar la correspondencia entre la carga real que actúa en la viga y
las fuerzas cortantes.

18. Diagrama

19. • Si cualquier segmento de la viga se prolonga hacia la izquierda de la
reacción en A, la fuerza cortante seria cero porque no habría ninguna fuerza
externa. Lo mismo se puede afirmar con respecto a puntos a la derecha del
punto C en el extremo derecho de la viga. Por consiguiente, una regla
general es:
• Luego, en A, donde actúa la reacción izquierda, la fuerza cortante izquierda
cambia de modo abrupto a 500N con dirección hacia abajo para equilibrar la
reacción con dirección hacia arriba. Se adoptara la siguiente convención de
signos para fuerzas cortantes:

20. En seguida el diagrama de fuerza cortante se eleva de repente desde cero a hasta 500 N en
A. Esto se puede enunciar matemáticamente como:
VA= 0+500N = 500 N
Una regla general es :
Una carga concentrada o reacción dirigida hacia abajo provoca un incremento repentino igual
al valor de la fuerza cortante.

22. •

23. • Momento Flector Positivo: Es el
momento flector que produce una
curvatura cóncava en una parte de
una estructura.
• Momento Flector Negativo: Es el
momento flector que produce una
curvatura convexa en una parte de la
estructura.
También
llamado
momento negativo.
• Momento Flector de Pandeo: Es el
momento que se desarrolla en un
elemento estructural al desviarse su
eje longitudinal de la línea de
aplicación de la fuerza de
compresión.

24. • Considérese una viga, por ejemplo un larguero del bastidor de un
camión, este es sometido a determinadas cargas y supóngase que se
corta idealmente en un determinado punto. Para que continúe
manteniendo el equilibrio, habría que aplicar, a los dos trozos
obtenidos de esa manera, dos pares iguales y contrarios que actuasen
sobre un plano que pasara por el eje del larguero. Este par se
denomina momento flector y es igual a la suma de los productos de
todas las fuerzas que actúan sobre una de las dos partes por su
distancia a la sección. El momento flector varía entonces según el
punto del larguero.

25. • Es la representación gráfica de la alteración en magnitud
del momento flector a lo largo del eje de un elemento
estructural sometido a un conjunto de cargas transversales
determinadas y con unas condiciones de apoyo definidas.

26. •
Es una representación gráfica utilizada a menudo por
físicos e ingenieros para analizar las fuerzas que actúan
sobre un cuerpo libre. El diagrama de cuerpo libre es
un elemental caso particular de un diagrama de fuerzas.
En español, se utiliza muy a menudo la
expresión diagrama de fuerzas como equivalente
a diagrama de cuerpo libre, aunque lo correcto sería
hablar de diagrama de fuerzas sobre un cuerpo
libre o diagrama de fuerzas de sistema aislado. Estos
diagramas son una herramienta para descubrir las
fuerzas desconocidas que aparecen en las ecuaciones del
movimiento del cuerpo. El diagrama facilita la
identificación de las fuerzas y momentos que deben
tenerse en cuenta para la resolución del problema.
También se emplean para el análisis de las fuerzas
internas que actúan en estructuras.

27. • Un esquema del cuerpo en cuestión y de las fuerzas que actúan sobre él
representadas como vectores. La elección del cuerpo es la primera
decisión importante en la solución del problema. Por ejemplo, para
encontrar las fuerzas que actúan sobre una bisagra o un alicate, es
mejor analizar solo una de las dos partes, en lugar del sistema entero,
representando la segunda mitad por las fuerzas que ejerce sobre la
primera.

28. •

29. Lo que no hay que incluir:
Las fuerzas que el cuerpo ejerce sobre otros cuerpos. Por ejemplo, si una pelota
permanece en reposo sobre una mesa, la pelota ejerce una fuerza sobre ésta, pero
en el diagrama de cuerpo libre de la primera solo hay que incluir la fuerza que la
mesa ejerce sobre ella.
También se excluyen las fuerzas internas, las que hacen que el cuerpo sea tratado
como un único sólido. Por ejemplo, si se analiza las fuerzas que aparecen en los
soportes de una estructura mecánica compleja, como el tablero de un puente, las
fuerzas internas de las distintas partes que lo forman no se tienen en cuenta.
Suposiciones:
El diagrama de cuerpo libre refleja todas las suposiciones y simplificaciones que se
han hecho para analizar el problema. Si el cuerpo en cuestión es un satélite en
órbita y lo primordial que se desea es encontrar su velocidad, un punto puede ser
la mejor opción. Los vectores deben colocarse y etiquetarse con cuidado para
evitar suposiciones que condicionen el resultado. En el diagrama ejemplo de esta
entrada, la situación exacta de la fuerza normal resultante que la rampa ejerce
sobre el bloque solo puede encontrarse después de analizar el movimiento o de
asumir que se encuentra en equilibrio.

31. Donde σmax = esfuerzo máximo en
las fibras externas de la viga.
M = momento flexionante en la
sección de interés.
c = distancia del eje centroidal
de la viga a las fibras externas.
I = momento de inercia de la
sección transversal con respecto a
su eje centroidal.
La formula de flexión se analiza mas a fondo mas adelante.

32. Condiciones para el uso de la formula de flexión
La aplicación adecuada de la fórmula de flexión requiere que se
entiendan las condiciones en las cuales es válida, descritas a
continuación:
1. La viga debe ser recta o casi recta.
2. La sección transversal de la viga debe ser uniforme.
3. Todas las cargas y las reacciones en los apoyos deben actuar
perpendiculares al eje de la viga.
4. La viga no debe torcerse al momento de aplicarle las cargas.
5. La viga debe ser relativamente larga y angosta con respecto a su
peralte.
6. El material del que esté hecha la viga debe ser homogéneo y su
módulo de elasticidad debe ser igual a tensión y a compresión.
7. El esfuerzo producido por la carga no debe exceder el límite
proporcional del material.
8. Ninguna parte de la viga puede fallar por inestabilidad, es decir,
por pandeo o falla de las secciones esbeltas.

34. Recúrrase de nuevo a la figura 8-2 que muestra cómo se deforma un segmento de viga por
la influencia de un momento flexionante. El segmento asume la forma "flexionada"
característica al acortarse las fibras superiores y al alargarse las fibras inferiores. El eje
neutro que coincide con el eje neutro de la sección transversal de la viga, se flexiona
pero no se deforma. Por consiguiente, en el eje neutro el esfuerzo causado por flexión
es cero.
La figura 8-2 también muestra que los extremos del segmento de viga que inicial-mente
eran rectos y verticales, se mantienen rectos. Pero cuando se aplica el momento
flexionante giran. La distancia lineal de un punto localizado sobre la línea final vertical
inicial al punto correspondiente sobre la línea final girada indica la cantidad de
deforma-ción producida en dicho punto de la sección transversal.
Se infiere, por consiguiente, que la deformación varía linealmente con la posición en la
sección transversal, es decir, la distancia al eje neutro.
Si se desea representar el esfuerzo en algún punto de la sección transversal, puede
expresarse en función del esfuerzo máximo teniendo en cuenta su variación lineal con
la distancia al eje neutro. Si esa distancia se designa y, se puede escribir una ecuación
para el esfuerzo, σ, en cualquier punto como:

35. • La forma general de la distribución del esfuerzo
mostrada en la figura 8-6 podría ocurrir en
cualquier sección de viga cuyo eje centroidal sea
equidistante de las caras superior e inferior. En
tales casos, el esfuerzo de compresión máximo
sería igual al es-fuerzo de tensión máximo.
• Si el eje centroidal de la sección no está a la misma
distancia de las caras superior e inferior, la
distribución del esfuerzo sería la mostrada en la
figura 8-7. Con todo, el esfuerzo en el eje neutro
sería de cero. No obstante, el esfuerzo varía
linealmente con la distancia al eje neutro. Ahora
bien, el esfuerzo máximo en la cara inferior de la
sección es mayor que aquél en la cara superior
porque está más alejado del eje neutro. Con las

36. •
•
•
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 la condición 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 considera la 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 los materiales 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 está 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, aun 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 esta asociada con las vibraciones
sufridas por los elementos diseñados, al ser sometidos a las cargas externas principalmente variables, debidas a
personas, vehículos, etc.

37. Cuando se especifiquen esfuerzos de diseño es
importante que se tenga en cuenta que en las vigas
se producen esfuerzos tanto de compresión como de
tensión. Si el material es razonablemente homogéneo
e isotópico y tiene la misma resistencia a tensión o a
compresión, entonces el diseño se basa en el
esfuerzo máximo desarrollado en la viga. Cuando el
material tiene diferentes resistencias a tensión y a
compresión, como es el caso del hierro colado o
madera, entonces se tendrán que analizar tanto los
esfuerzos de tensión como los de compresión.
La tabla 8-1 contiene instrucciones sobre esfuerzo de
diseño que se usaran para vigas de maquinas y
estructuras especiales en condiciones en que las
cargas y las propiedades del material se conocen a la
perfección.

39. •
El análisis del esfuerzo requiere el uso de la fórmula de flexión:
La fórmula de flexión se transforma como sigue:
No obstante una forma modificada es deseable en los casos
en que se tienen que determi-nar las dimensiones de una
sección. Nótese que tanto el momento de inercia como la
distancia c son propiedades geométricas del área de la
sección transversal de una viga. Por consiguiente, el
cociente l/c también lo es. Por conveniencia, se define un
término nuevo, módulo de sección, denotado por la letra
S.
Ésta es la forma a ser usada en el diseño. Con
ejemplos se ilustrará el uso del módulo de
sección. Es de hacer notar que algunos
diseñadores utilizan el símbolo Z en lugar de
S para denotar el módulo de sección. El
apéndice A-l da fórmulas para S de algunos
perfiles.

40. Las condiciones especificadas para el uso válido de la fórmula de flexión en la secciones
anteriores incluian la propuesta de que la viga debe tener una sección transversal uniforme.
Los cambios de la sección transversal producen esfuerzos locales mayores que los
pronosticados con la aplicación directa de la fórmula de flexión. En temas anteriores se
hicieron observaciones similares con respecto a las esfuerzos axiales directos y los esfuerzos
cortantes torsionales. El uso de factores de concentración de esfuerzo permite analizar vigas
que no incluyen cambios de sección transversal.
En el diseño de flechas circulares que llevan montados elementos transmisores de potencia, el
uso de escalones o resaltos en el diametro es frecuente. En el secciones se
mostraron ejemplos, donde se analizaron los esfuerzos cortantes torsionales. La figura
8-18 muestra una flecha como ésa. Si se considera la flecha como una viga sometida a
momentos flexionantes, se presentarán concentraciones de esfuerzo en el hombro (2), el
cunero (3) y la ranura (4).

41. En las secciones donde ocurren concentraciones de
esfuerzo, el esfuerzo causado por flexión se
calcularía con una fórmula de flexión modificada:
El factor de concentración de esfuerzo K, se determina
experimentalmente, con los valores reportados en
gráficas como l1.

42. La fórmula de flexión sirve para calcular el esfuerzo en una viga siempre que
las cargas
aplicadas pasen por un punto llamado centro deflexión, o en ocasiones, centro
de cortante. Si una sección tiene un eje de simetría y si las cargas pasan por
él, entonces también lo hacen por el centro de flexión.
En secciones donde la carga se aplica fuera del eje de simetría, debe localizarse
la posición del centro de flexión, indicado por Q. En la figura 8-5 se
identificaron tales secciones.
Para que produzcan flexión pura, las cargas deben pasar por Q, como se
muestra en la figura 8-21. Si no lo hacen, entonces se presenta una condición
de flexión asimétrica y se tendrían que realizar otros análisis. Las secciones
del tipo mostrado en la figura 8-21 son de uso frecuente en estructuras.
Algunas se prestan muy bien para su fabricación por extrusión y por tanto
son muy económicas. Pero como existe la posibilidad de producir flexión
asimétrica, se debe tener cuidado en su aplicación.

43. • En resistencia de materiales, el centro de cortante, también llamado centro de torsión,
centro de cortadura o centro de esfuerzos cortantes (CEC), es un punto situado en el plano
de la sección transversal de una pieza prismática como una viga o un pilar tal que
cualquier esfuerzo cortante que pase por él no producirá momento torsor en la sección
transversal de la pieza, esto es, que todo esfuerzo cortante genera un momento torsor dado
por la distancia del esfuerzo cortante al centro de cortante. Se suele denotar por (yC, zC).
• Cuando existe un eje de simetría el centro de cortante está situado sobre él. En piezas con
dos ejes de simetría el centro de cortante coincide con el centro de gravedad de la sección y
en ese caso la flexión y torsión están desacopladas y una viga o pilar puede tener flexión sin
torsión y torsión sin flexión. Sin embargo, en prismas mecánicos, vigas o pilares con
asimetrías en su sección transversal es necesario determinar el centro de cortante para
determinar correctamente las tensiones.

44. • Un cálculo más simple puede
obtenerse
considerando
esfuerzos cortantes arbitrarios Ty,
Ty y los campos de tensiones
tangenciales irrotacionales dados
por la fórmula de CollignonZhuravski
para
ambas
direcciones. Para ese campo de
tensiones tangenciales se calcula
momento torsor efectivo MT del
mismo campo respecto a un
punto adecuado y entonces
calcular:

48. La comparación de los valores del módulo de sección, S, es
lo más pertinente cuando se trata de comparar esfuerzos en
vigas porque contiene tanto el momento de inercia, /, como
la distancia, c, a la fibra más externa de la sección
transversal de la viga. Si bien una sección con la dimensión
larga en posición vertical tiene un momento de inercia casi
diez veces el de una sección con la dimensión larga en
posición horizontal, es más de tres veces más alta, lo cual
se traduce en una mejora del módulo de sección en
aproximadamente tres veces. No obstante, ésa es una
mejora significativa.
Un factor afín en la comparación de perfiles de vigas es que
la deflexión de una viga es inversamente proporcional al
momento de inercia, I. Por consiguiente, es de esperarse
que la viga rectangular alta del ejemplo anterior se
deflexiones sólo 1/9.76 veces tanto como la corta, o sea
casi un 10%.

49. Perfiles hechos de materiales delgados.
La producción económica de vigas de dimensiones moderadas puede lograrse
mediante el laminado o troquelado de láminas metálicas planas relativamente
delgadas. El aluminio y muchos plásticos se extruyen para producir perfiles de
sección transversal uniforme, a menudo de paredes delgadas y patines extendidos. En
las figuras P7-I0 a P7-20 se muestran algunos ejemplos. Tales perfiles se adaptan
sobre todo al uso de la viga. Vea si usted puede identificar miembros semejantes a
vigas con perfiles especiales en tomo suyo. En su hogar usted podría encontrar tales
vigas usadas como rieles de puerta de armario, varillas para cortinas, estructuras de
muebles metálicos, cubiertas o toldos para patios, escaleras, partes de juguetes de
plástico, herramientas en el taller o parles de aparatos electrodomésticos o
herramientas para mantenimiento de jardines. En su automóvil, observe los brazos de
los limpiaparabrisas, los elementos de la suspensión, las palancas de velocidades,
varillajes o soportes en el compartimiento del motor y las defensas. Las estructuras de
aviones contienen numerosos ejemplos de perfiles de pared delgada diseñados para
sacar provecho de su peso extremadamente ligero.

50. Vigas hechas de materiales anisotrópicos.
El diseño de vigas que deben fabricarse de materiales con
diferentes resistencias a tensión y a compresión requiere una
atención especial. La mayoría de los tipos de hierro colado,
por ejemplo, son mucho más resistentes a compresión que a
tensión. El apéndice A-16 enumera las propiedades de hierro
maleable ASTM A220, grado 80002 como sigue:
Un perfil de viga eficiente que podría tomaren
cuenta esta diferencia es el perfil I modificado
mostrado en la figura 8-25. Como el momento
flexionante positivo usual somete al patín
inferior a tensión, con un patín inferior más
grande se baja el eje neutro y tiende a reducirse
el esfuerzo de tensión resultante en él con
respecto al esfuerzo de compresión en el patín
superior. El ejemplo 8 10 ilustra este resultado
con el factor de diseño basado en la resistencia
a la tensión casi igual al basado en la
resistencia a la compresión.

54. •
•
•
•
El procesamiento compuesto a menudo permite que diseñen perfiles únicos que optimizan la geometría de
la estructura con respecto a la magnitud y la dirección de las cargas a ser soportadas. La combinación de
estas características sobresalientes con las ventajas inherentes de los compuestos en función de las
relaciones de elevada resistencia a peso y de rigidez a peso los hacen sumamente deseables para usarse en
vigas.
El diseñador debe elegir un perfil para la sección transversal de la viga que sea, por si mismo, eficiente al
resistir momentos flexionantes. Además el diseñador puede exigir que la mayor parte de las fibras más
resistentes y más rígidas se concentre en las regiones donde se anticipan los mayores esfuerzos: es decir, en
las fibras más externas de la viga, o sea, en el lugar más alejado del eje neutro. En las regiones de esfuerzo
elevado se pueden colocar mas capas de relleno tipo tela.
Una técnica efectiva de diseño de vigas compuestas es emplear un núcleo de material muy ligero en
estructuras hechas de una espuma rígida o de un material apanalado, cubierto por capas relativamente
delgadas de fibras resistentes rígidas en una matriz de polímero. Si se sabe que los momentos flexionates
siempre van a actuar en la misma dirección, las fibras del compuesto pueden alinearse con la dirección de
los esfuerzos de tensión y compresión en la viga. Si se espera que los momentos flexionates actúen en varias
direcciones, se puede especificar una colocación mas dispersa de las fibras o se pueden colocar varias capas
de tela a varios ángulos.
Se debe tener cuidado al diseñar y al someter a prueba a estructuras armadas con compuestas a causa de
los múltiples modos de falla posibles. La estructura puede fallar en la región de esfuerzo de tensión elevado
por la falla de las fibras o la matriz o por el desprendimiento por las fibras de la matriz. Pero tal vez un modo
de falla más probable de un compuesto laminado es la falla por cortante interlaminar en regiones de
esfuerzo cortante elevado cerca del eje neutro. La falla también podría ocurrir en la región expuesta a
esfuerzo de compresión por pandeo local del o por deslaminación.

55. •
•
•
•
•
Cuando la viga se diseñó con la suposición de flexión en un cierto plano, es esencial que las cargas se apliquen
correctamente y que el perfil mismo promueva la flexión pura y ni una combinación de flexión y torsión.
El perfil y las dimensiones de la sección transversal de una viga se pueden modificar según la magnitud del
momento flexionante en varias posiciones de una viga. Por ejemplo, una viga en voladizo que soporta una
carga concentrada en su extremo libre experimenta el momento flexionante máximo en el punto de apoyo y
su magnitud disminuye linealmente hacia su extremo libre. Por tanto, la sección transversal puede ser más
alta en el apoyo y progresivamente más baja hacia el extremo libre. Una viga simplemente apoyada con una
carga en el centro experimenta su momento flexionante máximo en el centro y disminuye hacia cada apoyo.
Por consiguiente la viga puede ser más gruesa en el centro y más delgada hacia los extremos.
Las vigas con superficies planas o curvas generosas, como las alas de un avión, se deben diseñar para rigidez
de los amplios paneles, lo mismo que para una resistencia adecuada. Puede suceder que la piel del panel
tenga que ser soportada por nervaduras internas para dividirlo en áreas más pequeñas.
Las penetraciones en una viga compuesta se deben diseñar con cuidado para garantizar la transferencia
uniforme de las cargas de una parte de la viga. Debe ser factible, la colocación de las penetraciones se hará en
las regiones de esfuerzo reducido. Asimismo, los sujetadores se diseñarán con cuidado para garantizar el
acoplamiento adecuado en el material compuesto fibroso. Se puede pensar en protuberancias engrosadas, en
donde se van a colocar los sujetadores. Se puede reducir al mínimo el número de sujetadores mediante la
configuración inteligente de la estructura, como, por ejemplo, mediante el moldeo de ménsulas integradas a la
estructura principal.
En suma, el diseñador de vigas compuestas ha de analizar con cuidado la distribución del esfuerzo en la viga e
intentar optimizar la colocación del material para aprovechar al máximo el perfil y las dimensiones de la viga.
El diseñador debe visualizar la trayectoria de la transferencia de la carga desde su punto de aplicación hasta el
último punto de apoyo.