Resistencia de Materiales – P. Stiopin

La ingeniería estructural y la resistencia de materiales son pilares fundamentales en la formación de ingenieros y tecnólogos. En algunos países, se ha observado la necesidad de condensar estos programas debido a las limitaciones de tiempo impuestas en el currículo académico. Este libro aborda esa necesidad, proponiendo un compendio de conocimientos esenciales que permiten a los estudiantes adquirir bases sólidas de Resistencia de Materiales, indispensable para su desarrollo profesional.

El contenido de este texto ha sido elaborado cuidadosamente, siguiendo un programa que abarca tanto lecciones teóricas como aplicadas, que se ilustran con ejemplos claros y de fácil comprensión. Esta metodología no solo facilita la comprensión de conceptos fundamentales, sino que también fomenta el desarrollo de habilidades prácticas en la resolución de problemas específicos. Se ha optado por una estructura didáctica, donde se incluyen ejercicios y problemas resueltos que permiten al estudiante practicar y consolidar los conocimientos adquiridos.

Además, en su tercera edición, el texto ha sido revisado y ampliado, incorporando actualizaciones pertinentes, así como valiosas observaciones y sugerencias de académicos destacados. Estas mejoras reflejan un esfuerzo continuo por ofrecer un material de alta calidad, actualizado con los últimos avances y adaptado a las necesidades actuales de los estudiantes de ingeniería. Asimismo, se recomienda a los estudiantes que dominen otros idiomas, explorar la versión en inglés de este texto, la cual puede ofrecer una perspectiva complementaria y enriquecedora.

CONTENIDO

Capítulo I. CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES
Propósitos del texto «Resistencia de materiales»
Suposiciones introducidas en la resistencia de materiales
Sistemas de unidades de medición de las magnitudes mecánicas
Fuerzas exteriores (cargas)
Deformaciones y desplazamientos
Método de las secciones
Tensiones

Capítulo II. TRACCIÓN Y COMPRESIÓN
Cálculo de las fuerzas interiores
Cálculo de las tensiones
Cálculo de las deformaciones y de los desplazamientos
Estudio experimental de las propiedades de los materiales. Coeficiente de seguridad. Elección de las tensiones admisibles.
Principales tipos de problemas sobre el cálculo de la resistencia de barras traccionadas (comprimidas)
Problemas estáticamente indeterminados (hiperestáticos) en la tracción y compresión
Tensiones originadas por los cambios de temperatura y duración de materiales. Regulación artificial de los esfuerzos por la tensión inicial
Cálculo de las barras inclinadas en el caso de tracción (compresión)
Ley de Hooke particular para tensiones tangenciales (corte)
Ley de Hooke generalizada
Cálculo de las tensiones en las direcciones inclinadas con relación a los planos principales
Cálculo de las deformaciones y desplazamientos en los planos principales
Relación entre las deformaciones y las tensiones en los casos de estados tensionales planos y de volumen (ley de Hooke generalizada)
Trabajo de las fuerzas exteriores e interiores en el caso de tracción (compresión), energía potencial de la deformación
Concentración de tensiones. Tensiones de contacto

Capítulo III. DESLIZAMIENTO
Cálculo de las tensiones
Deformación por deslizamiento
Energía potencial del deslizamiento. Relación entre las tres constantes de elasticidad E, G, y μ

Capítulo IV. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE LAS SECCIONES
Momento estático de la sección
Momentos de inercia de la sección
Relación entre los momentos de inercia respecto a ejes paralelos
Momentos de inercia de las secciones simples
Momentos de inercia de figuras complejas
Variación de los momentos de inercia al girar los ejes
Ejes principales de inercia y momentos principales de inercia
Relación entre los productos de inercia respecto a dos sistemas paralelos de ejes

Capítulo V. TORSIÓN
Construcción de los diagramas de los momentos torseros
Cálculo de las tensiones en las barras de sección circular
Relación entre el momento que se transite en una barra, la potencia y la velocidad angular
Deformaciones y desplazamientos que acompañan la torsión de barras de sección circular
Estructura geométrica de los ángulos de torsión
Cálculo de la rigidez a la torsión
Resistencia mezclada (plástica) de la torsión de barras de sección circular
Torsión cuando el material no es igual en todos los puntos
Problema inverso
Combinación de tensiones en la torsión

Capítulo VI. FLEXIÓN. CÁLCULO DE LAS TENSIONES
Nociones generales sobre la deformación en la flexión
Tipos de apoyos de las vigas
Cálculo de las reacciones de apoyo
Cálculo de las fuerzas interiores en la flexión
Convención sobre los signos de los momentos fletores y de las fuerzas cortantes
Relación entre el momento flector, la fuerza cortante y la intensidad de la carga distribuida
Construcción de los gráficos de los momentos fletores y de las fuerzas cortantes
Determinación de las tensiones normales
Condición de resistencia por tensiones normales
Determinación de las tensiones tangenciales
Tensiones en las secciones inclinadas de la viga. Tensiones principales
Concentración de tensiones en la flexión
Energía potencial de la deformación en la flexión

Capítulo VII. FLEXIÓN. CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS
Ecuación diferencial de la línea elástica de la viga
Determinación de los desplazamientos en el caso de varios tramos de solicitación. Ecuación universal
Ejemplos de cálculo de desplazamientos en la flexión por la fórmula universal
Teorema de reciprocidad de los trabajos. Teorema de reciprocidad de los desplazamientos
Método de Mohr de cálculo de los desplazamientos. Regla de Vereshchaguin
Cálculo de vigas estáticamente indeterminadas (hiperestáticas)
Ejemplos de cálculo de vigas hiperestáticas
Fundamentos del método general de cálculo de sistemas hiperestáticos (fundamentos del método de las fuerzas)
Ubicación racional de los apoyos de las vigas
Formas racionales de las secciones de las vigas

Capítulo VIII. HIPÓTESIS DE RESISTENCIA
Propósito de las hipótesis de resistencia
Primera hipótesis de resistencia
Segunda hipótesis de resistencia
Tercera hipótesis de resistencia
Cuarta hipótesis de resistencia
Tendencias del desarrollo de las hipótesis de resistencia

Capítulo IX. CASO GENERAL DE SOLICITACIÓN DE UNA BARRA (RESISTENCIA COMPUESTA)
Conceptos fundamentales
Ejemplos de construcción de gráficos de los esfuerzos interiores en barras de eje quebrado
Flexión en dos planos (Flexión desviada)
Flexión y tracción (compresión) combinadas
Compresión (tracción) excéntrica
Núcleo central
Torsión y deslizamiento combinados. Cálculo de resortes en hélice de paso pequeño
Cálculo de reacciones indeterminadas
Torsión y flexión combinadas
Torsión y tracción (compresión) combinadas
Ejemplo de cálculo de un árbol por flexión y torsión combinadas
Cálculo de recipientes de paredes delgadas

Capítulo X. CÁLCULO DE LA ESTABILIDAD DE BARRAS COMPRIMIDAS (FLEXIÓN LONGITUDINAL)
Formas estables e inestables del equilibrio
Fórmula de Euler para la fuerza crítica
Influencia del tipo de apoyo de los extremos de la barra
Dominio de la fórmula de Euler
Fórmulas empíricas para la determinación de las tensiones críticas
Fórmula práctica para el cálculo por pandeo
Formas racionales de las secciones de barras comprimidas
Flexión por fuerzas longitudinales y transversales

Capítulo XI. ACCIÓN DINÁMICA DE LAS CARGAS
Cargas dinámicas
Cálculo de las tensiones en el caso de movimiento uniforme de la carga
Cálculo por impacto
Cálculo de las tensiones en el choque de dos cuerpos
Estudio experimental del impacto (ensayo por impacto)
Movimiento de una barra colgada en un grado de libertad
Oscilaciones forzadas del sistema en un grado de libertad

Capítulo XII. CÁLCULO DE LA RESISTENCIA EN EL CASO DE TENSIONES QUE VARÍAN CÍCLICAMENTE EN FUNCIÓN DEL TIEMPO (CÁLCULO POR FATIGA)
Definiciones fundamentales
Curva de la fatiga para el ciclo simétrico. Límite de resistencia a la fatiga
Diagrama de los límites de resistencia a la fatiga
Factores que influyen sobre el límite de resistencia a la fatiga
Determinación del coeficiente de seguridad para el ciclo simétrico
Determinación del coeficiente de seguridad para el ciclo asimétrico
Medidas prácticas para el incremento de la resistencia a la fatiga

Capítulo XIII. RESISTENCIA DE MATERIALES A LAS DEFORMACIONES PLÁSTICAS. CÁLCULO POR ESTADOS LÍMITES
Modelo elástico-plástico del material para el cálculo
Cálculo de sistemas hiperestáticos y de vigas por flexión compuesta, considerando la plasticidad del material
Flexión plástica de barras de sección circular
Flexión plástica de vigas isostáticas
Rostura plástica por torsión
Flexión y compresión plásticas combinadas
Tipos principales de articulaciones plásticas. Cálculo de estructuras por el método de la flexión plástica
Desplazamientos y rotaciones plásticas
Cálculo de estructuras de acero considerando la plasticidad
Pandeo de elementos cargados de acero
Elementos de cálculo de construcciones de mo concreto reforzado
Cálculo plástico de las estructuras