Contenido

Prefacio ix

Símbolos Xlll

Alfabeto griego""'

y

XVI

1.1

1.21.3

1.41.51.61.71.8

Introducción a la mecánica de materiales 1

Esfuerzo y defonnación unitaria normales 3Propiedades mecánicas de los materiales 10

Elasticidad, plasticidad y flujo plástico 20Elasticidad lineal, ley de Hooke y relación de PoissonEsfuerzo cortante y deformación unitaria cortante 28Esfuerzos y cargas admisibles 39Diseño para cargas axiales y corte directo 44Problemas del capítulo 1 49

23

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1

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

*2.8

*2.9

*2.10

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Introducción 67

Cambios de longitud de miembros cargadosaxialmente 68

Cambios en longitud de barras no uniformes 77Estructuras estáticamente indeterminadas 84

Efectos térmicos, desajustes y deformaciones previasEsfuerzos sobre secciones inclinadas 105

Energía de deformación 116Carga de impacto 128

Carga repetida y fatiga 136Concentraciones de esfuerzo 138

93

'\*Las estrellas denotan temas especializados y avanzados.

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iii

iv CONTENIDO

*2.11 Comportamiento no lineal 144

*2.12 Análisis elastoplástico 149Problemas del capítulo 2 155

3

4 y

Introducción 185

Deformaciones torsionantes de una barra circular 186

Barras circulares de materiales elástico lineales 189Torsión no uniforme 202

Esfuerzos y deformaciones unitarias en cortante

puro 2093.6 Relación entre los módulos de elasticidad E y G 216

3.7 Transmisión de potencia por medio de ejes circulares 2173.8 Miembros a torsión estáticamente indeterminados 222

3.9 Energía de deformación en torsión y cortante puro 2263.10 Tubos de pared delgada 2343.11 Concentraciones de esfuerzos en torsión 243

Problemas del Capítulo 3 245

3.13.23.33.43.5

Introducción 264

Tipos de vigas, cargas y reacciones 264Fuerzas cortantes y momentos flexionantes 269

Relaciones entre cargas, fuerzas cortantes y momentosflexionantes 276

4.5 Diagramas de fuerza cortante y de momento flexionanteProblemas del Capítulo 4 292

4.1

4.2

4.3

4.4

281

5 en

5.15.25.35.45.5

Introducción 300

Flexión pura y flexión no uniforme 301Curvatura de una viga 302Deformaciones unitarias longitudinales en vigasEsfuerzos normales en vigas (materiales elásticolineales) 309

304

6 en

CONTENIDO v

Diseño de vigas para esfuerzos de flexión 321Vigas no prismáticas 330

Esfuerzos cortantes en vigas de sección transversal

rectangular 334Esfuerzos cortantes en vigas de sección transversalcircular 343

5.10 Esfuerzos cortantes en las almas de vigas con patines*5.11 Vigas compuestas y flujo cortante 354*5.12 Vigas con cargas axiales 358*5.13 Concentraciones de esfuerzos en flexión 364

Problemas del capítulo 5 366

5.65.75.8

5.9

346

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Introducción 393

Vigas compuestas 393Método de la sección transformada 403

Vigas doblemente simétricas con cargas inclinadas 409Flexión de vigas asimétricas 416Concepto de centro de cortante 421

Esfuerzos cortantes en vigas con secciones transversalesabiertas de pared delgada 424

Esfuerzos cortantes en una viga de patín ancho 427

Centro de cortante en secciones abiertas de pareddelgada 431

*6.10 flexión elastoplástica 440Problemas del capítulo 6 450

6.16.26.36.46.56.66.7

6.8

6.9

7 y

'"Introducción 464

Esfuerzo plano 465

Esfuerzos principales y esfuerzos cortantesmáximos 474

7.4 Círculo de Mohr para el esfuerzo plano 4837.5 Ley de Hooke para el esfuerzo plano 5007.6 Estado triaxial de esfuerzos 505

7.7 Deformación plana 510Problemas del capítulo 7 525

7.17.27.3

vi CONTENIDO

8 ya

9

8.1 Introducción 541

8.2 Recipientes esféricos a presión 5418.3 Recipientes cilíndricos a presión 5488.4 Esfuerzos máximos en vigas 5568.5 Cargas combinadas 566Problemas del capítulo 8 583

1ft

..

Introducción 594Ecuaciones diferenciales de la curva de deflexión 594

Deflexiones por integración de la ecuación del momentoflexionante 600

Deflexiones por integración de las ecuaciones de la fuerza

cortante y de la carga 611Método de superposición 617Método área-momento 626

Vigas no prismáticas 636Energía de deformación por flexión 641Teorema de Castigliano 647

Deflexiones producidas por impacto 659*9.11 Funciones discontinuas 661

*9.12 Uso de funciones discontinuas para la determinaciónde la deflexión en una viga 673

*9.13 Efectos de temperatura 685Problemas del capítulo 9 687

9.19.29.3

9.4

9.59.69.79.89.99.10

10

Introducción 707

Tipos de vigas estáticamente indeterminadas 708Análisis de la curva de deflexión con las ecuaciones

diferenciales 711

Método de superposición 718Efectos de la temperatura 731Desplazamientos longitudinales en los extremosde una viga 734

Problemas del capítulo 10 738

10.110.210.3

10.410.510.6

CONTENIDO

12 y

11.1 Introducción 748

11.2 Pandeo y estabilidad 74911.3 Columnas con extremos articulados 752

11.4 Columnas con otras condiciones de soporte 76511.5 Columnas con cargas axiales excéntricas 776

11.6 Fórmula de la secante para columnas 78111.7 Comportamiento elástico e inelástico de columnas 78711.8 Pandeo inelástico 789

11.9 Fórmulas de diseño para columnas 795Problemas del capítulo 11 813

;.

12.1 Introducción 828

12.2 Centroides de áreas planas 82912.3 Centroides de áreas compuestas 832

12.4 Momentos de inercia de áreas planas 83512.5 Teorema de los ejes paralelos para momentos de inercia 83812.6 Momentos polares de inercia 84112.7 Productos de inercia 843

12.8 Rotación de ejes 846

12.9 Ejes principales y momentos de inercia principales 848Problemas del capítulo 12 852

y 859

Apéndice A

,.

y867

A.1A.2A.3A.4A.5

Sistemas de unidades 867Unidades SI 868

Unidades inglesas habituales 875

Unidades de temperatura 876Conversiones entre unidades 877

ApéndiceB 881

8.18.2

Tipos de Problemas 881Pasos en la solución de problemas 882

viii CONTENIDO

8.38.48.5

Homogeneidad dimensional 883Cifras significativas 884Redondeo de números 886

Apéndicee fórmulas matemáticas 887

ApéndiceD Propiedadesde áreas planas 891If'

Apéndice E Propiedades de los perfiles estructuralesde acero 897

Apéndice f Propiedades de la madera 903

Apéndice G Deflexiones y pendientes de vigas 905

ApéndiceH Propiedades de los materiales 911

Respuestasa problemas 917Índice onomástico 933Índice temático 935