INTRODUCCIÓN

El conocimiento de las deformaciones es muy importante desde el punto de vista constructivo. Por ejemplo si se conoce, la flecha máxima que tendrá una viga de concreto armado sometida a cargas, cuando se la construye puede compensar esa deformación en el encofrado, de modo que la viga quede sin deformación aparente; también es tan importante para garantizar el buen comportamiento estructural como la verificación de la resistencia.

Para el análisis de deformación de las vigas existen varios métodos para encontrar estos valores, uno de ellos es el Método de La Viga Conjugada, que consiste en el estudio de las cargas y esfuerzos; y permite calcular los giros y desplazamientos. El análisis de las deformaciones tiene básicamente dos objetivos: por una parte, el poder obtener nuevas condiciones, que traducidas en ecuaciones, permitan resolver las incógnitas en vigas hiperestáticas y por otra parte, las deformaciones en sí, deben ser limitadas. En la práctica, los envigados de madera o acero, por ejemplo, pueden quedar correctamente diseñados por resistencia, vale decir, no se romperá bajo la carga, pero podrán deformarse mas allá de lo deseable, lo que llevaría consigo el colapso de elementos de terminación como cielos falsos o ventanales.

Glosario

Flexión: En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas.

Momento flector. Se denomina momento flector un momento de fuerza resultante de una distribución de tensiones sobre una sección transversal de un prisma mecánico flexionado o una placa que es perpendicular al eje longitudinal a lo largo del que se produce la flexión.

Rigidez. Es la capacidad de un objeto sólido o elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos.

Viga. En ingeniería se denomina viga a un elemento constructivo lineal que trabaja principalmente a flexión. En las vigas la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal.

Viga real. Viga sometida a cargas, las cuales le producen deformaciones.

Método de La Viga Conjugada

La viga conjugada es una viga ficticia de longitud igual a la de la viga real y cuya carga es el diagrama de momento flector reducido aplicado del lado de la compresión. La viga conjugada es siempre una viga estáticamente determinada. El método de la viga conjugada consiste en hallar el momento en la viga real y cargarlo a la viga conjugada. Luego dando corte y aislando unas de las parte de mejor conveniencia, se obtiene el cortarte que será el giro de la viga real y el momento en la viga conjugada será el desplazamiento en la misma.

Este método consiste en cambiar el problema de encontrar, las pendientes y deflexiones causadas en una viga por un sistemas de cargas aplicadas. Tiene la ventaja de que no necesita conocer previamente un punto de tangente cero, por lo cual se puede averiguar directamente la pendiente y deflexión en cualquier punto de la elástica.

Fundamentos Teóricos.

Derivando 4 veces la ecuación de la elástica se obtienen las siguientes relaciones:

La relación entre ordenadas, pendientes y momentos son las mismas que las que existen entre momento, fuerza cortante y carga. Esto sugiere que puede aplicarse el método de área de momentos para determinar el momento flector, partiendo del diagrama de cargas, de la misma manera que se ha empleado para determinar las ordenadas a partir del diagrama de momentos. La analogía entre las relaciones entre carga-fuerza, cortante-momento flector y entre momento-pendiente-ordenadas, sugiere que éstas últimas se puedan establecer con los métodos de diagramas de fuerza cortante y momento flector para calcular la fuerza cortante y momento flector a partir de las cargas. Para ello hay que suponer que la viga está cargada, no con las cargas reales sino con el diagrama de m/EI correspondiente a dichas cargas.

Considerando entonces este diagrama de M/EI como una carga ficticia, se calcula la fuerza cortante y momento flector ficticios, en un punto cualquiera, que se corresponden con la pendiente y la ordenada de la elástica en los mismos puntos de la viga inicial. A este método se le denomina Método de la Viga Conjugada. Aplicando a una viga cargada con el diagrama de M/EI los principios estudiados para hallar la fuerza cortante y momento flector se tiene:

1. Pendiente real = Fuerza Cortante Ficticia.2. Ordenada real = Momento Flector Ficticio.

PROPOSICION:

1. El cortante en cualquier sección de la viga conjugada es el giro en la viga real en dicha sección.

2. el momento flector en una sección de la viga conjugada el la flecha en la viga real en dicha sección.

Según lo anterior, podemos establecer las siguientes equivalencias:

Viga real Viga ficticiaMomento M Carga M/EIAngulo θ Cortante Flecha Momento δ

En cuanto a las características de la viga conjugada, dado que al cargarse ésta con las cargas elásticas su diagrama de momentos flectores debe representar exactamente la elástica de la viga real, sus vínculos deben elegirse de manera tal que se respeten estas premisas.

Relaciones entre la viga real y la viga conjugada.

a.- La longitud de la viga real y de la conjugada es la misma.

b.- La carga en la viga conjugada es el diagrama de momentos de la viga real.

c.- La fuerza cortante en un punto de la viga conjugada es la pendiente en elmismo punto de la viga real.

d.-El momento flexionante en un punto de la viga conjugada es la flecha en elmismo punto de la viga real.

e.-Un apoyo simple real equivale a un apoyo simple en la viga conjugada.

f.- Un apoyo empotrado real equivale a un extremo libre o voladizo de la vigaconjugada.

g.- Un extremo libre (voladizo) real equivale a un empotramiento conjugado.

h.- Un apoyo interior en una viga continua equivale a un pasador o articulaciónen la viga conjugada.

RELACIONES ENTRE LOS APOYOS

En algunos casos, en especial cuando las estructuras son estáticamente indeterminadas, la viga conjugada puede resultar inestable. Este inconveniente queda resuelto cuando se carga a la misma, ya que el propio estado de cargas le confiere estabilidad.

Analogías de Mohr

CONVENCION DE SIGNOS:

Si V es (+) → θ es antihorario. (-)

Si V es (-) → θ es horario. (+)

Si M es (+) → f es negativo (hacia abajo de la viga). (-)

Si M es (-) → f es positivo (hacia arriba de la viga). (+)

Ejercicios:

CONCLUSION

Al momento de construir, no resulta extraño que muchas obras queden determinadas por la deformación y no por la resistencia. De esta necesidad de determinar las deflexiones en vigas hiperestáticas lleva a estudiar el método de la viga conjugada.

El método de la Viga Conjugada consiste en hallar el momento en la viga real y cargarlo a la viga conjugada. Luego dando corte y aislando unas de las parte de mejor conveniencia, se obtiene el cortarte que será el giro de la viga real y el momento en la viga conjugada será el desplazamiento en la misma.

BIBLIOGRAFIA

http://alcidesmorey.blogspot.com/2008/06/mtodo-de-la-viga-conjugada.html

http://charito-resistenciademateriales2.blogspot.com/2008/06/mtodo-de-la-viga-conjugada.html

http://gregoriluqueunsm.blogspot.com/2008/06/metodo-de-la-viga-conjugada.html

http://jhonpetersam.blogspot.com/2008/06/metodo-dela-viga-conjugada.html

http://patricia-vateccofic2008.blogspot.com/2008/06/metodo-de-viga-conjugada.html

ANEXOS

Ensayo de laboratorio

Puente con vigas de placas. Este puente de tres tramos se ha diseñado con vigas de sección variable. En su parte final, la viga está apoyada sobre el soporte y cuenta con bastante espacio en horizontal para permitir la dilatación longitudinal por efecto térmico. De este modo, la reacción en el apoyo es básicamente vertical (Basilea, Suiza).

Puente sobre el río Quai. Pueden verse las vigas de sección transversal variable, además de los refuerzos verticales a lo largo de dichas vigas.

Puente de Grenelle (París, Francia). Este puente es asimétrico y los dos apoyos centrales están juntos en un mismo islote aislado en el centro del río. El tramo central, de pequeña longitud, está sometido a fuertes flectores negativos, lo cual justifica el mayor grosor de la sección transversal de la viga en dicho tramo.