Resistencia de materiales aplicada robert mott 3ra edicion

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  • 1. PEARSON Y/M.'ttOMttMSOU aaaMaagsai W m m &m.

2. 113 Deformacin por cortante 26 1-14 Mdulo de Elasticidad 27 1-15 Mdulo de elasticidad a cortante 27 1-16 Medidas preferidas yperfiles estndar 27 CAPTULO 2 PROPIEDADES DE DISEO DE LOS MATERIALES 2-1 Objetivos de este captulo 45 2-2 Metales en el diseo mecnico 46 2-3 Acero 55 2-4 Hierro fundido 60 2-5 Aluminio 62 2-6 Cobre, latn y bronce 64 2-7 Zinc, magnesio y titanio 64 2-8 No metales en el diseo de ingeniera 65 2-9 Madera 65 210 Concreto 66 2-11 Plsticos 67 2-12 Materiales compuestos 67 45 CAPTULO 3 DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES SOMETIDOS A ESFUERZO DIRECTO 3-1 Objetivos de este captulo 82 3-2 Diseos de miembros bajo tensin o compresin directa 83 3-3 Esfuerzos normales de diseo 84 3-4 Factor de diseo 85 3-5 Criterios en ladeterminacin del factor de diseo 87 3-6 Mtodos para calcular el esfuerzo del diseo 88 3-7 Diseo por esfuerzo cortante 94 3-8 Diseo por esfuerzos de apoyo 98 3-9 Factores de concentracin de esfuerzo 103 CAPTULO 4 DEFORMACIN Y ESFUERZO TRMICO 82 115 4-1 Objetivos de este captulo 115 42 Deformacin elstica en elementos sometidos atensin y compresin 116 43 Deformacin que causan cambios de temperatura 120 44 Esfuerzo trmico 125 XII Contenido 3. 4-5 Elementos estructurales hechos de ms de un material 126 CAPTULO 5 ESFUERZO CORTANTE TORSIONAL Y DEFLEXIN TORSIONAL 135 5-1 Objetivos de estecaptulo 135 5-2 Par de torsin, potencia y velocidad de rotacin 136 5-3 Esfuerzo cortante torsional en elementos estructurales de seccin transversal circular 139 54 Derivacin de la frmula para el esfuerzo cortante torsional 142 5-5 Momento polar de inercia de barras circulares slidas 144 5-6 Esfuerzo cortante torsional y momento polar de inercia de una barra circular hueca 145 5-7 Diseo de elementos circulares sometidos a torsin 147 5-8 Comparacin de elementos circulares slidos y huecos 153 5-9 Concentraciones de esfuerzo en elementos sometidos a torsin 154 5-10 Torsin-deformacin torsional elstica 161 5-11 Torsin en secciones no circulares 169 CAPTULO6 FUERZAS CORTANTES Y MOMENTOS FLEXIONANTES EN VIGAS 6-1 Objetivos de este captulo 181 6-2 Cargas en vigas, apoyos y tipos de vigas 182 6-3 Apoyos de vigas y reacciones en los apoyos 191 6-4 Fuerzas cortantes 195 6-5 Momentos flexionantes 204 6-6 Fuerzas cortantes y momentos flexionantes en vigas en voladizo 214 6-7 Vigas con cargas distribuidas linealmente variables 216 6-8 Diagramas de cuerpo librede componentes de estructuras 219 6-9 Anlisis matemtico de diagramas de vigas 223 CAPTULO 7 CENTROIDES Y MOMENTOS DE INERCIA DE REAS 244 7-1 Objetivos de este captulo 244 7-2 El concepto de centroide-formas simples 245 7-3 Centroide de formas complejas 246 74 Concepto de momento de inercia 251 7-5 Momento de inercia de figuras compuestas cuyos componentes tienen el mismo eje centroidal 253 7-6 Momento de Inercia de figuras compuestas- Caso general - Uso del Contenido 4. teorema de la transferencia del eje 255 7-7 Definicin matemtica del momento de inercia 259 7-8 Secciones compuestas hechas deperfiles comercialmente disponibles 260 7-9 Momento de inercia de perfiles cuyas partes son todas rectangulares 264 CAPTULO 8 ESFUERZO CAUSADO POR FLEXIN 8-1 Objetivos de este captulo 274 8-2 Frmula de flexin 275 8-3 Condiciones para el uso de la frmula de flexin 278 8^t Distribucin del esfuerzo en la seccin transversal de una viga 280 8-5 Derivacin de lafrmulade flexin 281 8-6 Aplicaciones-anlisis de vigas 284 8-7 Aplicaciones-diseo de vigas y esfuerzos de diseo 287 8-8 Mdulo de seccin y procedimientos de diseo 289 8-9 Concentraciones de esfuerzo 296 8-10 Centro de flexin (centro de cortante) 301 8-11 Perfiles preferidos para secciones transversales de vigas 304 8-12 Diseo de vigas hechas demateriales compuestos 309 ESFUERZOS CORTANTES EN VIGAS 274 CAPTULO 9 CAPTULO 10 9-1 Objetivos de este captulo 326 9-2 Visualizacin de esfuerzos cortantes en vigas 328 9-3 Importancia de los esfuerzos cortantes en vigas 329 9-4 Frmulageneral de cortante 330 9-5 Distribucin del esfuerzo cortante en vigas 337 9-6 Desarrollo de la frmula general de cortante 344 9-7 Frmulas del cortante especiales 347 9-8 Esfuerzo cortante de diseo 351 9-9 Flujo de cortante 352 EL CASO GENERAL DE LOS ESFUERZOS COMBINADOS Y EL CRCULO DE MOHR 10-1 Objetivos de este captulo 361 10-2 Elemento sometido a esfuerzo 362 10-3 Distribucin del esfuerzo creadapor esfuerzos bsicos 363 104 Creacin del elemento sometido aesfuerzo inicial 365 361 XIV Contenido 5. 10-5 Ecuaciones para determinar esfuerzos en cualquier direccin 372 10-6 Esfuerzos principales 376 10-7 Esfuerzo cortante mximo 377 10-8 Crculo de Mohr para esfuerzo 379 10-9 Ejemplos del uso del crculo de Mohr 386 10-10 Condicin de esfuerzo en planos seleccionados 393 10-11 Caso especial en el cual los dos esfuerzos principales tienen el mismo signo 396 10-12 Teora de falla del dsfuerzo cortante mximo 401 CAPTULO 11 CASOS ESPECIALES DE ESFUERZOS COMBINADOS 11-1 Objetivos de este captulo 405 112 Esfuerzos normales combinados 406 11-3 Esfuerzos combinados normales y cortantes 414 DEFLEXIN DE VIGAS 405 CAPTULO 12 429 12-1 Objetivos de este captulo 429 12-2 La necesidad de considerar las deflexiones de vigas 430 12-3 Definicin de trminos 431 12-4 Deflexiones de vigas con el mtodo de la frmula 434 12-5 Superposicin mediante frmulas de deflexin 439 12-6 Principios bsicos para determinar la deflexin en vigas con el mtodo de integracin sucesiva 443 12-7 Deflexin de vigas - mtodo de integracin sucesiva - enfoque general 446 12-8 Deflexin de vigas - mtodo del rea de momento 456 12-9 Aplicaciones del mtodo del rea de momento 460 12-10 Vigasconcargasdistribuidas-mtododelreademomento 474 CAPTULO 13 VIGAS ESTTICAMENTE INDETERMINADAS 484 13-1 Objetivos de este captulo 484 13-2 Ejemplos de vigas estticamente indeterminadas 485 13-3 Frmulas para vigas estticamente indeterminadas 487 13-4 Mtodo de superposicin 497 13-5 Vigas continuas-teorema de los tres momentos 502 C A P T U L 014 COLUMNAS 141 Objetivos de este captulo 513 513 Contenido XV 6. 14-2 Razn de esbeltez 514 143 Razn de esbeltez de transicin 518 14-4 Frmula de Euler para columnas largas 520 14-5 FrmuladeJ. B. Johnson para columnas cortas 521 14-6 Factores de diseo para columnas y carga permisible 521 14-7 Resumen-mtodo de anlisis de columnas 522 14-8 Perfiles eficientes para secciones transversales de columna 525 14-9 Especificaciones del AISC 526 1410 Especificaciones de la Aluminum Association 528 1411 Columnas con carga no centrada 529 15-1 Objetivos de este captulo 536 15-2 Distincin entre los recipientes a presin de pared delgada y pared gruesa 537 15-3 Esferas de pared delgada 539 15-4 Cilindros de pared delgada 541 15-5 Cilindros y esferas de pared gruesa 546 15-6 Procedimiento para analizar y disear recipientes a presin esfricos y cilindricos 546 15-7 Otras consideraciones de diseo para recipientes a presin 554 16-1 Objetivos de este captulo 560 16-2 Tipos de conexiones 561 16-3 Modos de falla 562 16-4 Conexiones remachadas 563 16-5 Esfuerzos permisibles 565 16-6 Conexiones atornilladas 566 16-7 Ejemplos- juntas remachadas y atornilladas 567 16-8 Juntas remachadas y atornilladas excntricamente cargadas 569 16-9 Juntas soldadas con cargas concntricas 573 CAPTULO 15 RECIPIENTES A PRESIN 536 C A P T U L 016 CONEXIONES 560 APNDICE 582 635 NDICE xvi Contenido 7. 11 Conceptos bsicos en la resistencia de materiales 1 -1 OBJETIVOS DEL LIBRO Es esencial que cualquier producto, mquina o estructura sea segura y estable bajo las cargas ejercidas sobre aqullas durante cualquier uso previsible. El anlisis y diseo de estos dispositivos o estructuras, para que garanticen la seguridad, es el principal objetivo de este texto. La falla de un componente de una estructura puede ocurrir de diversas formas: 1. El material del componente puede fracturarse totalmente. 2. El material puede deformarse en exceso bajo la carga, de tal manera que el componente ya no sea conveniente para su propsito. 3. La estructura puede hacerse inestable y pandearse, y, por lo tanto, volverse in capaz de soportar las cargas para las que se dise. Los ejemplos de estos modos de falla pueden ayudar al lector a comprender la importan cia de conocer bien los principios de la resistencia de materiales aplicada, que se descri ben en este texto. Prevencin de falla por fracturas. La figura 1-1 muestra dos varillas que sopor tan una pesada pieza fundida. Imagine que es usted la persona responsable del diseo de las varillas. Ciertamente, querra asegurarque las varillas fuesen lo suficientemente fuer- 1 8. Cable de la gra FIGURA 1- I Dos varillas que cargan un bloque pesado. tes para que no se rompieran ni permitiesen que la pieza fundida cayera causando, posi blemente, grandes daos tanto materiales como a personas. Si usted fuera el diseador de las varillas, qu informacin necesitara? qu decisiones debera tomar para el diseo? A continuacin exponemos una lista parcial. 1. Cul es el peso y tamao fsico de la pieza fundida? 2. Dnde est su centro de gravedad? Esto es importante para que usted pueda decidir dnde colocar los puntos de agarre de las varillas con el bloque. 3. Cmo se unirn las varillasa lapieza fundida y al sistema de soporte en la parte superior? 4. De qu material deben estar hechas las varillas? Cul es su resistencia? 5. Cul ser el tamao y forma de la seccin transversal de las varillas? 6. Cmo se aplicar inicialmente la carga de la pieza fundida a las varillas: de manera lenta, con impacto, o con movimiento de sacudida? 7. Seutilizarn lasvarillas para muchos ciclos de carga durante suvida esperada? Capitulo 1 Conceptos bsicos en la resistencia de materiales 9. El conocimiento de estos factores permitir a usted disear las varillas para que sean seguras; es decir, para que no se rompan en lascondiciones de servicio anticipadas. En los captulos 1y 3 esto se tratar con mayor detalle. Prevencin de deformacin excesiva. Los engranes se utilizan en dispositivos mecn