Clasificación y Fundamentos de Elementos Estructurales: Vigas y Equilibrio Mecánico

Viga simplemente apoyada: es aquella que tiene un apoyo en cada extremo y puede girar libremente en esos puntos de apoyo. Genera fuerzas de reacción verticales en los puntos de apoyo.

• Viga empotrada: es una viga que está fija en ambos extremos, lo que significa que no puede girar ni desplazarse en los puntos de apoyo. Genera fuerzas de reacción verticales y momentos de reacción en los puntos de apoyo.

• Viga en voladizo: es una viga que está fija en un extremo y tiene en el otro extremo un voladizo, es decir, una parte que se extiende más allá del punto de apoyo. Genera fuerzas de reacción verticales y momentos de reacción en el punto de apoyo.

• Viga continua: es una viga que tiene apoyos fijos en ambos extremos y uno o más apoyos intermedios. Estos apoyos adicionales pueden ser simplemente apoyados o empotrados,apoyo. Genera fuerzas de reacción verticales y momentos de reacción en todos los puntos

Las fuerzas en estructuras se representan como vectores con módulo y dirección. El momento (M) de una fuerza respecto a un punto es el producto de la fuerza (F) por la distancia perpendicular al punto, expresado como \( M = F \cdot d \). Este momento induce un giro y es crucial en el análisis de elementos estructurales como vigas y ejes. En el cálculo de vigas, es esencial considerar tanto las fuerzas como los momentos de las fuerzas. Las reacciones en los puntos de apoyo generan fuerzas opuestas para lograr el equilibrio estático, representado por la suma de fuerzas y momentos igual a cero: \( \sum F = 0 \) y \( \sum M = 0 \).

El esfuerzo cortante (V) es la fuerza interna que tiende a cortar una sección transversal de la viga cuando se le aplica una carga. Se calcula mediante la ecuación τ = V/A, donde τ es el esfuerzo cortante, V es la fuerza cortante aplicada, y A es el área de la sección transversal de la viga. Es esencial considerar que la sección transversal de la viga puede variar a lo largo de su longitud, por lo que el cálculo del esfuerzo cortante debe hacerse en cada sección.

El momento flector (M) es una medida de la curvatura o flexión de una viga.

La estabilidad de una estructura se refiere a su capacidad para mantener el equilibrio mecánico frente a las fuerzas externas. El objetivo principal de una estructura es ser estable, evitando volcarse, desplazarse o colapsar. La inestabilidad puede manifestarse en forma de deslizamiento, vuelco o inestabilidad elástica, dependiendo de cómo las fuerzas actúen sobre la estructura.