El documento describe los conceptos fundamentales de centro de cortante, perfiles de sección de vigas y materiales compuestos. El centro de cortante es el punto en una sección transversal donde los esfuerzos cortantes no producen momento torsor. Los perfiles comunes de vigas incluyen perfiles T, doble T, U, L y secciones circulares, cuadradas y rectangulares. Los materiales compuestos ofrecen ventajas como ligereza y resistencia, pero tienen un costo más alto.

1. Centro de cortante
• 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.
• 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

2. Definición del centro de cortante
• Si usamos la coordenada x para medir distancias a lo largo del
eje de una pieza prismática y las coordenadas (y, z) para las
coordenadas de cualquier punto sobre una sección
transversal. El centro de cortantes es el punto definido por las
coordenadas (yC, zC) dadas por:
• Donde son los momentos de área y el producto de
inercia. Y donde son los productos de inercia
sectoriales

3. Coincidencia del centro de cortantes y el
polo de torsión
• Cuando un prisma mecánico, viga o pilar con asimetrías en su
sección transversal se somete a flexión aparece torsión
girando toda la sección alrededor de un cierto punto llamado
polo de torsión. Puede demostrarse que el polo de torsión y
el centro de cortantes coinciden.

4. Viga
• En ingeniería y arquitectura se denomina viga a
un elemento constructivo lineal que trabaja
principalmente a flexión.
• En las vigas, la longitud predomina sobre las otras
dos dimensiones y suele ser horizontal.
• El esfuerzo de flexión provoca tensiones de
tracción y compresión, produciéndose las
máximas en el cordón inferior y en el cordón
superior respectivamente, las cuales se calculan
relacionando el momento flector y el segundo
momento de inercia.
• En las zonas cercanas a los apoyos se producen
esfuerzos cortantes o punzonamiento.
• Estructuralmente el comportamiento de una viga
se estudia mediante un modelo de prisma
mecánico.

5. Perfiles de sección de vigas

6. Perfil T
• Un perfil T es un prisma
mecánico, frecuentemente fabricado
en acero laminado cuya sección tiene
forma de T. También pueden
construirse vigas de hormigón con
sección en T, con resistencia similar a
las sección cuadrada maciza pero con
ahorro de material.

7. Perfil doble T
• Un perfil doble T (o perfil I o H) es un perfil
laminado o armado cuya sección
transversal está formada por dos alas y un
alma de unión entre ellas. Generalmente se
usan como vigas de flexión, cuando los
esfuerzos de torsión son pequeños.
• Todos los perfiles doble T presentan un
buen comportamiento para la flexión
provocada por un momento flector cuya
dirección vectorial sea perpendicular al
alma central. De hecho en esa situación los
perfiles doble T constituyen una solución
muy económica. Por esa razón los perfiles
doble T se usan para vigas en flexión recta.

8. Perfil U
• Un perfil UPN es un tipo de producto
laminado cuya sección tiene forma de U.
• Se usan como soportes y pilares, soldando
dos perfiles por el extremo de las
alas, formando una especie de tubo de
sección casi cuadrada, con momento de
inercia muy semejante en sus dos ejes
principales. Adicionalmente, en algunos
casos permite el uso del espacio interior
para realizar conducciones.

9. Perfil L
• El Perfil L es un tipo de producto
laminado cuya sección tiene forma de
ángulo recto, con las alas de igual o
distinta longitud. Las caras de éstas
son paralelas entre sí, y la unión de
las caras interiores está redondeada.
Las alas tienen el borde exterior con
aristas vivas, y el interior redondeado.

10. Sección Circular
• Con un esfuerzo de fluencia Fy=3.515
Kgf/cm² y una tensión a la flexión
Fb=0.72xFy, la sección circular
presenta valores de Inercia, radio de
giro y torsión que le permiten soportar
grandes cargas axiales, por lo que se
recomienda su uso como columna.

11. Sección Cuadrada
• Al igual que la sección circular la
compresión axial es muy
eficiente, teniendo un Fy=3.515
Kgf/cm² y un Fb=0,69 xFy. Es
recomendado su uso común como
columna, para cargas axiales
grandes, momentos moderados y
(KL) grandes.

12. Sección Rectangular
• Los tubos de sección rectangular
son muy resistentes a la
flexión, permitiendo un mejor uso
del material, con un esfuerzo de
fluencia de Fy=3.515 Kgf/cm² y un
Fb=0,72 x Fy. Igualmente, son muy
eficientes a la compresión axial y
son recomendados como
vigas, para momentos
grandes, cargas axiales moderadas
y valores (KL) pequeños.

13. Diseño de vigas hechos de materiales
compuestos
• Se entiende por material compuesto
aquel formado a partir de dos o más
materiales y que se caracteriza por
poseer unas propiedades mejores que
las de los materiales constituyentes por
separado.
• se utiliza el término material compuesto
para referirse a los polímeros armados
con fibras (fibre reinforced
polymers, FRP). Se trata de un material
formado por dos fases: fibras y matriz.

14. ventajas
• Los FRP han comenzado a utilizarse como materiales de construcción debido a que
poseen ciertas propiedades que hacen que su uso pueda resultar potencialmente
ventajoso frente a materiales tradicionales como el hormigón o el acero. Entre
estas propiedades pueden citarse:
• Gran ligereza y buenas características mecánicas, destacando sus elevadas
resistencia y rigidez específicas y buena resistencia a la fatiga.
• Resistencia a la corrosión y al ataque de agentes ambientales.
• Poseen una baja conductividad térmica y no producen interferencias con campos
electro-magnéticos, lo que les hace insustituibles en algunas aplicaciones.
• Presentan gran libertad de formas y diseños, y existe la posibilidad de moldeo en
grandes piezas, por lo que en ocasiones de difícil ejecución con materiales
tradicionales.
• Eligiendo el tipo de fibra y la matriz, el porcentaje de refuerzo y la orientación de
las fibras, puede diseñarse el material con las características que requiera cada
aplicación.

15. Desventajas
• Pese a estas excelentes propiedades, su introducción en la
construcción se está produciendo lentamente debido a varias
razones:
• Elevado precio, muy superior al del acero, al menos por unidad de
peso (la relación es menos desfavorable si se considera por unidad
resistente).
• Degradación de sus propiedades a temperaturas no excesivamente
elevadas, provocada por el deterioro de la matriz polimérica, aunque
las fibras que se utilizan son más resistentes a los efectos térmicos.
• Inercia del sector, falta de conocimiento y experiencia por parte de
los técnicos, y sobre todo falta de normativa y guías de diseño y
construcción adecuadas, elaboradas sobre una base experimental
firme.