¿Qué es la fuerza de corte y el momento flector y por qué necesitamos calcularlos?

Los diagramas de momento cortante y de flexión son herramientas analíticas utilizadas junto con el análisis estructural para ayudar a realizar el diseño estructural al determinar el valor de la fuerza cortante y el momento flector en un punto dado de un elemento estructural como una viga. Estos diagramas se pueden usar para determinar fácilmente el tipo, el tamaño y el material de un miembro en una estructura, de modo que se pueda soportar un conjunto determinado de cargas sin fallas estructurales. Otra aplicación de los diagramas de corte y momento es que la desviación de una viga se puede determinar fácilmente utilizando el método de área de momento o el método de la viga conjugada.

Fuerza de corte: es esa fuerza que está tratando de cortar una viga en una sección en particular.

Momento de flexión: es una reacción que se ofrece cuando una viga (elemento) se somete a una fuerza a una distancia o un momento que causa la flexión.

Las cargas que actúan sobre la viga causan tensiones de corte y tensiones de flexión en algunos puntos, dependiendo de la posición de las cargas.

Por lo tanto, para diseñar una viga necesitamos conocer el valor máximo de los esfuerzos de corte y flexión que sufre la viga debido a la carga.

Para calcularlos es necesario conocer la magnitud de la fuerza de corte y el momento de flexión en varias secciones de la viga para las cuales tenemos que dibujar diagramas SF y BM.

Para conocer los conceptos básicos de los diagramas SF y BM, consulte mi otra respuesta sobre el mismo tema.

Espero que hayas encontrado tu respuesta. ¡buena suerte!

La fuerza de corte es la fuerza interna sobre un miembro cuando la fuerza no se aplica en el eje. La fuerza de corte es la fuerza dividida por el área de la sección transversal.

El momento flector es la fuerza que intenta rotar el miembro. Momento es la distancia perpendicular de la fuerza al eje multiplicada por la fuerza.

Para comprender mejor los dos términos, considere los siguientes 2 ejemplos:

Obtenga un pedazo de espagueti y sosténgalo en sus manos con los pulgares tocándose. Ahora empuja tu mano derecha hacia adelante y tira de tu mano izquierda hacia atrás. Acabas de esquilar los espaguetis.

Obtenga otro pedazo de espagueti y sosténgalo en sus manos con los pulgares lo más separados posible pero apuntando el uno al otro. Ahora gire la muñeca derecha en sentido horario y la izquierda en sentido antihorario. Acabas de romper el espagueti al doblarte.

Otro ejemplo..

Consigue un borrador de lápiz de bloque. Con una cuchilla o un cuchillo afilado, haga un corte superficial en el borde superior ancho. Ahora sosténgalo entre el pulgar y el índice y luego apriete doblándolo hacia arriba. Aquí notarás que el corte se separa. Eso es porque la flexión pone el borde superior en tensión.

Ahora pon un corte a la baja. Sosténgalo entre el pulgar y el índice y vuelva a apretarlo. Aquí notará que el corte no se separa sino que se presiona. Eso es porque la flexión pone el fondo en compresión.

Este es un hecho importante sobre el diseño de vigas. Las vigas llevan cargas de flexión. La flexión se realiza poniendo la parte superior de la viga en tensión (suponiendo que la carga esté actuando hacia abajo) y la parte inferior de la viga en compresión. Es por eso que las vigas tienen forma de I o T o H para colocar el material máximo donde estará la tensión. A medida que avanzamos hacia el centro de la sección transversal de la viga, las fibras del material sobre el centro están en tensión y las de abajo están en compresión. Esto significa que al igual que sus manos en el ejemplo de corte anterior, las fibras en el centro se mueven en direcciones opuestas. Esto hace que la cizalladura máxima ocurra en el eje central o neutro de la viga.

En general, las vigas fallan al doblarse y al no cortarse. Esta es la razón por la cual el centro de las vigas se adelgaza. Para fines de diseño de vigas, el análisis de la fuerza de corte y el momento de flexión inducido son de suma importancia. Tanto la fuerza de corte como el momento de flexión se inducen en la viga para equilibrar la carga externa que actúa sobre ella.

La fuerza de corte y el momento flector son uno de los parámetros importantes para el diseño estructural. Estos parámetros afectan mucho a una estructura.

Tomemos como ejemplo una barra suspendida entre dos soportes horizontales y se aplica algo de carga en el centro con la aplicación de carga, la viga se doblará.

Se desarrollará cierta fuerza dentro de la barra que intentará romper la barra en la dirección de la fuerza, esa fuerza se llama fuerza de corte y el producto de esa fuerza con la distancia desde cada extremo es el momento flector

Para cargas externas dadas, el diseño de los miembros depende del momento de flexión y las fuerzas de corte. Provisión del refuerzo por momentos (acaparando y hundiendo) y fuerzas de corte y decidiendo los tamaños de los miembros. Reorganizando las condiciones de soporte si es posible si las fuerzas son mayores.

Es la fuerza de corte y el momento flector.

En cualquier viga, las diferentes partes soportan diferentes fuerzas de corte y diferentes momentos de flexión.

En función de sus valores, podemos calcular cuánto estrés tiene que soportar la pieza. En consecuencia, podemos decidir qué tan grueso debe ser el haz.

Todas las respuestas aquí se aplican.

Sin embargo, en este caso, debe probar un libro de Resistencia de los materiales, en los capítulos iniciales, con buenas ilustraciones y expansiones, tal vez en la comodidad de una biblioteca.