Contenido Resistencia de materiales

El libro Resistencia de Materiales es el resultado de la larga experiencia del autor como ingeniero y como profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos y de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Obras Públicas, ambas de la Universidad Politécnica de Madrid. Su contenido se adapta esencialmente a los programas de Resistencia de Materiales de las Escuelas de Ingeniería y Arquitectura y constituye la base para el análisis de cualquier tipo de estructuras. La fuerte implantación que actualmente tienen los métodos matriciales en el cálculo de estructuras, propiciada por el desarrollo de la informática, ha sido la razón de haber incluido en esta cuarta edición un capítulo dedicado al método matricial de los desplazamientos. Los diferentes temas del presente libro se abordan de un modo general para estudiar a continuación los casos particulares. De esta forma se evitan inconvenientes como el tratar primero los esfuerzos de tracción de una barra para luego volver a definir el concepto general de esfuerzo, o bien, considerar la flexión referida a los ejes principales antes que a ejes cualesquiera. Además, con ello se consigue que el lector adquiera una visión más amplia de la Resistencia de Materiales y que desarrolle su capacidad de síntesis, lo cual le permitirá resolver con mayor facilidad problemas más complejos. El carácter didáctico de un libro depende en gran medida de la ordenación de su contenido. Esta ordenación, pensada cuidadosamente, engloba los temas en tres partes bien diferenciadas: I. Elasticidad II. Solicitaciones III. Cálculo de estructuras La primera parte del libro, Elasticidad, consta de tres capítulos. En los capítulos 1 y 2 se estudian los efectos que las fuerzas aplicadas provocan en el interior de un cuerpo cualquiera, analizándose los estados de esfuerzos y de deformaciones. En el capítulo 3 se hallan las relaciones entre ambos estados cuando el cuerpo es elástico y se plantea lo que se denomina problema elástico. También se describen los ensayos con los que se determinan las características mecánicas de los materiales que, junto con los coeficientes de seguridad, permiten dimensionar las estructuras. Esta primera parte constituye un resumen de la Teoría de la Elasticidad necesaria para un estudio riguroso de la Resistencia de Materiales. En la segunda parte del libro, Solicitaciones, que abarca desde el capítulo 4 al capítulo 9, el cuerpo elástico deja de tener una forma cualquiera y se transforma en una viga, recta o curva, en una columna o en una combinación de ambos elementos, es decir, en una estructura. En esta parte del libro se analizan las solicitaciones de tracción y compresión, de flexión y de torsión y se determinan los esfuerzos y las deformaciones que originan. Ello permitirá dimensionar las estructuras isostáticas e hiperestáticas sometidas a cualquier tipo de solicitaciones. En el capítulo 9 se estudia el fenómeno del pandeo que provoca la rotura de las estructuras a causa de la inestabilidad que producen las cargas aplicadas en determinadas circunstancias. Una vez analizados los efectos de las solicitaciones comienza la tercera parte del libro, Calculo de estructuras, que comprende los capítulos 10, 11 y 12. En estos capítulos se describen los métodos energéticos, el método de Cross y el método matricial de los desplazamientos, aplicándolos a estructuras más complejas que las consideradas en los capítulos anteriores. Los métodos matriciales permiten calcular con gran rapidez y eficacia estructuras con un elevado número de nudos. Estos métodos matriciales son un caso particular del método de los elementos finitos que constituye en la actualidad la mas poderosa herramienta para el análisis de las estructuras. Las tres partes del libro se complementan con cinco apéndices. En el apéndice A se recogen los conceptos fundamentales de las fuerzas internas cuyo conocimiento es imprescindible al lector de este libro. Los restantes apéndices, B, C, D y E, incluyen tablas de perfiles laminados, soluciones de problemas, una breve bibliografía que se considera de interés y el índice de materias. El libro contiene una colección de 830 problemas de los cuales 250 están resueltos. Este elevado número de problemas seleccionados a lo largo de muchos años de docencia, junto con casi 1000 figuras, facilita la claridad en la exposición de los temas y, en consecuencia, mejora su sentido didáctico. El autor agradece a la profesora Eloísa López de la Facultad de Físicas de la Universidad Complutense de Madrid su continuada e inestimable colaboración. También desea expresar su agradecimiento a los profesores y estudiantes de las Escuelas de Ingeniería y Arquitectura por la acogida que han tenido las ediciones anteriores del libro. La tercera edición ha obtenido el Premio al mejor libro de texto de la Universidad Politécnica de Madrid - año 1994, lo que ha servido de estímulo al autor para la actualización que representa esta cuarta edición que nace con el nuevo milenio

Índice  

Prólogo  
 
Lista de símbolos  
 
I ELASTICIDAD  
 
Capítulo 1. Esfuerzos
 
1.1. Introducción  
1.2. Concepto de esfuerzo  
1.3. Equilibrio del paralelepípedo elemental  
1.4. Tensor de esfuerzos  
1.5. Esfuerzos principales  
1.6. Circunferencia de Mohr  
1.7. Relaciones entre esfuerzos y solicitaciones Problemas  
 
Capítulo 2. Deformaciones
 
2.1. Introducción  
2.2. Deformación de un paralelepípedo elemental  
2.3. Concepto de deformación  
2.4. Tensor de deformaciones  
2.5. Deformaciones principales  
2.6. Variaciones de volumen, área y longitud Problemas  
 
Capítulo 3. Cuerpo elástico
 
3.1. Introducción  
3.2. Elasticidad  
3.3. Ley de Hooke  
3.4. Principio de superposición  
3.5. Relaciones entre esfuerzos y deformaciones  
3.6. Relación entre E, G y v  
3.7. Trabajo de las fuerzas externas  
3.8. Energía de deformación  
3.9. Problema elástico  
3.10. Diagrama esfuerzos-deformaciones  
3.11. Coeficiente de seguridad  
3.12. Criterios de resistencia  
Problemas  
 
II. SOLICITACIONES  
 
Capítulo 4. Tracción y compresión
  
4.1. Introducción  
4.2. Esfuerzos  
4.3. Deformaciones  
4.4. Estructuras hiperestáticas  
4.5. Estructuras de pequeño espesor  
4.6. Casos tridimensionales  
Problemas  
 
Capítulo 5. Flexión: esfuerzos  

5.1. Introducción  
I. FLEXIÓN PURA  
5.2. Esfuerzos normales: caso general  
5.3. Esfuerzos normales: casos particulares  
II. FLEXIÓN SIMPLE.  
5.4. Esfuerzos normales  
5.5. Teorema del flujo cortante  
5.6. Esfuerzos cortantes  
5.7. Esfuerzos principales  
5.8. Vigas compuestas  

III. FLEXIÓN COMPUESTA
  
5.9. Esfuerzos normales  
5.10. Fracción y compresión excéntrica  
5.11. Núcleo central  
5.12. Secciones sin zona de tracción Problemas  
 
Capítulo 6. Flexión: deformaciones
 
6.1. Introducción  
6.2. Análisis de las deformaciones  
6.3. Ecuación diferencial de la elástica  
6.4. Ecuaciones universales de la elástica  
6.5. Teoremas de Mohr  
6.6. Método de la viga conjugada  
6.7. Deformaciones de sistemas planos  
6.8. Deformaciones de sistemas espaciales Problemas  
 
Capítulo 7. Flexión: hiperestaticidad

7.1. Introducción  
7.2. Vigas de un solo tramo  
7.3. Vigas continuas  
7.4. Sistemas hiperestáticos  
7.5. Sistemas simétricos Problemas  
 
Capítulo 8. Pandeo

8.1. Introducción  
8.2. Análisis de la estabilidad  
8.3. Carga crítica  
8.4. Influencia de los enlaces  
8.5. Esfuerzos críticos  
8.6. Método de los coeficientes w  
8.7. Compresión excéntrica de columnas esbeltas  
8.8. Compresión y cargas transversales  
Problemas  
 
Capítulo 9. Torsión
  
9.1. Introducción  
9.2. Sección circular  
9.3. Secciones no circulares  
9.4. Sección rectangular  
9.5. Secciones abiertas de pequeño espesor  
9.6. Secciones cerradas de pequeño espesor  
9.7. Secciones cerradas multicelulares  
9.8. Centro de torsión  
9.9. Flexión-torsión  
Problemas  
 
III. CALCULO DE ESTRUCTURAS  
 
Capítulo 10. Métodos energéticos
 
10.1. Introducción  
10.2. Energía de deformación de una viga  
10.3. Teoremas de reciprocidad  
10.4. Teorema de Castigliano  
10.5. Ecuación general de los trabajos virtuales  
10.6. Cargas críticas de columnas  
Problemas  
 
Capítulo 11. Método de Cross

11.1. Introducción  

I. BASES DE CÁLCULO
 
11.2. Grado de traslacionalidad  
11.3. Rigidez al giro y coeficiente de transmisión  
11.4. Coeficientes de reparto  
11.5. Rigidez a la traslación  

II. ESTRUCTURAS INTRASLACIONALES
 
11.6. Estructuras con un solo nudo  
11.7. Estructuras con cualquier numero de nudos
  
III. ESTRUCTURAS TRASLACIONALES

11.8. Estado fundamental y estados paramétricos  
11.9. Estado real  
 
Capítulo 12. Método matricial de los desplazamientos

12.1. Introducción  
12.2. Relaciones entre solicitaciones y desplazamientos  
12.3. Descripción del método  
12.4. Matriz de rigidez de una barra  
12.5. Matriz completa de rigidez de la estructura  
12.6. Respuesta de la estructura  
 
Apéndices  
 
A. Fuerzas internas  
B. Tablas de perfiles laminados  
C. Soluciones de problemas  
D. Bibliografía  
E. Índice de materias