¿Cómo calcular el diagrama de fuerza cortante de una viga simple?

En este tutorial, veremos cómo calcular el diagrama de fuerza cortante de una simple viga. Este es un concepto importante de entender, ya que la fuerza cortante es algo que se debe verificar en una viga, para un diseño seguro.

¿Qué es la fuerza de corte?

En primer lugar, ¿qué es la fuerza cortante? Las fuerzas cortantes ocurren cuando se aplica una fuerza perpendicular a un material estático. (en este caso una viga). Piense en un cuchillo cortando una zanahoria. Imagina que la viga es la zanahoria y una carga puntual es un cuchillo. Mientras el cuchillo aplica una fuerza hacia abajo, corta (o razga) la zanahoria.

Estas fuerzas ocurren junto con numerosos puntos de una viga., y es importante determinar dónde están estas cortantes en los puntos más grandes, ya que aquí puede ser donde falla una viga.

Para calcular las fuerzas cortantes de una viga, siga los siguientes pasos simples (calculado a mano por SkyCiv Beam Software). Pero primero, algunas cosas a tener en cuenta con este proceso:

Empiece por el extremo izquierdo de la viga

Si hay una fuerza hacia arriba (es decir, un apoyo) entonces el diagrama de fuerza cortante comenzará en esta fuerza sobre el eje x. Si hay una carga puntual hacia abajo y no hay apoyo, entonces el diagrama de fuerza cortante comenzará como negativo en el valor de la carga puntual.

Moverse a través de la viga

A medida que te encuentras con cargas, simplemente agrega (o resta) estas cargas del valor que ya tienes, manteniendo un total acumulativo.

Es mucho más fácil de entender cuando se considera un ejemplo de cómo calcular un diagrama de fuerza cortante.. Así que consideremos el siguiente ejemplo para calcular el diagrama de fuerza cortante de una viga:

Cálculo del diagrama de fuerza cortante – Paso 1:

Después de calcular las reacciones en los apoyos en A y B, comience el diagrama de fuerza cortante en el primer valor de la fuerza que actúa sobre la viga. Tomamos la suma de todas las fuerzas verticales, que en este caso, es solo + 10kN debido a la reacción en el punto A:

Cálculo del diagrama de fuerza cortante – Paso 2:

Siga moviéndose a través de la viga, deteniéndose en cada carga que actúa sobre la viga. Cuando llegue a una carga, agregue al diagrama de fuerza cortante por la cantidad de la fuerza. En este caso hemos llegado a una fuerza negativa de 20 kN., por lo que restaremos 20 kN de los 10 kN existentes. Es decir. 10kN – 20kN = -10 kN. Este paso se basa en una fórmula de fuerza cortante simple (suma de fuerzas verticales), que se muestra debajo de la siguiente imagen:

Cálculo del diagrama de fuerza cortante – Paso 2 (Repetido):

Moviéndose a través de la viga de nuevo, llegamos a otra fuerza; una reacción positiva de 10 kN en el soporte B. De nuevo, agregue esto + 10kN al diagrama de fuerza cortante (que actualmente está en -10kN), esto nos llevará a una fuerza cortante de 0. Ya que estamos al final de la viga, no iremos más lejos y tenemos nuestro diagrama de fuerza cortante final:

Cosas a tener en cuenta:

• El área bajo el diagrama de fuerza cortante sobre el eje x debe ser igual al área entre el eje x y el diagrama de fuerza cortante debajo del eje x. es decir, el área debe sumar cero. Compruebe que esto sea cierto en nuestro ejemplo anterior.
• Cualquier punto donde el diagrama de fuerza cortante cruce el eje x será un momento de flexión máximo o mínimo
• El diagrama de fuerza cortante siempre debe ser igual a cero en ambos extremos
• Algunas personas preguntan o buscan una fórmula de fuerza de corte, esto es simplemente la suma de las fuerzas verticales debe ser 0.

Visita el siguiente paso: Cómo calcular diagramas de momento flector de vigas con soporte simple.

Software SkyCiv Beam

Software de análisis de vigas de SkyCiv permite a los usuarios analizar estructuras de vigas con facilidad y precisión. Puede obtener un análisis de su miembro de viga, incluyendo reacciones, fuerza de cortante, momento flector, deflexión, tensiones, y vigas indeterminadas en cuestión de segundos.

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