Mecánica básica para estudiantes de ingeniería

Las presentes notas, que buscan convertirse en una ayuda para estudiantes de primeros semestres de pregrado en las carreras de Ingeniería han sido preparadas siguiendo el pensamiento esbozado en el epígrafe. Ocurre con frecuencia que empiecen a manejarse complejos modelos matemáticos sin tenerse la claridad previa sobre el fenómeno físico al cual pretenden aplicarse. Convencido de que la comprensión cabal del significado físico del fenómeno a estudiar es condición previa para la aplicación de métodos matemáticos a su resolución he preparado estas notas.

He hecho énfasis en las siguientes situaciones antes que en los métodos matemáticos para resolverlas:

• Comprensión de lo que es un DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE.
• Entendimiento de las diferencias entre los varios tipos de apoyos.
• Influencia de la conformación de las cerchas en su capacidad resistente.
• Diferencias entre fuerzas externas y fuerzas internas.
• Interpretación precisa de los DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE y MOMENTO FLECTOR.
• Influencia DEL MOMENTO DE INERCIA en la capacidad resistente de un elemento estructural.
• Diferencias entre la ESTÁTICA y la RESISTENCIA DE MATERIALES.
• Influencia de cada uno de los parámetros que intervienen en el cálculo de la deformación de una barra sometida a fuerza axial. Creo que si el estudiante de mecánica estructural tiene claros estos conceptos, el acceso a los métodos y modelos matemáticos refinados como el análisis tensorial, el método de los elementos finitos o el análisis matricial vendrá de una manera mas natural y no inducirá errores en su formación como la señalada por el profesor Eduardo Torroja cuando advierte que “no debe calcularse la primera viga sin preguntarse previamente si la estructura la necesita”.

Dentro de los proyectos de Ingeniería Civil inevitablemente surgen problemas en los cuales se hace necesario evaluar la estabilidad de estructuras tales como puentes, edificios, tanques, muros de contención y torres.

Una de las labores principales del Ingeniero Civil es la de diseñar este tipo de obras.

Cualquiera de ellas debe cumplir unos requisitos mínimos que comprenden aspectos como seguridad, economía, estética, factibilidad y funcionalidad.

Pero la condición previa que debe cumplir es que la obra que se va a construir esté quieta.

Es obvio que para poder cumplir con los objetivos para los cuales han sido diseñados y construidos, un puente, un muro, un edificio, deben estar quietos……

Esta condición de quietud debe analizarse desde distintos puntos de vista: quieto con respecto a qué?

Qué es lo que podría acabar con esa quietud?

La primera pregunta debe responderse recordando los conceptos físicos que definen el movimiento o el reposo en términos de un marco de referencia adecuado. En nuestro caso, las estructuras mencionadas deberán estar quietas o en reposo con respecto al suelo o terreno en el cual están apoyadas

La segunda tiene que ver con una pregunta que se ha hecho la humanidad desde la antigüedad: por qué se mueven las cosas? por qué se detienen?

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Autor: JORGE EDUARDO SALAZAR TRUJILLO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – SEDEMANIZALES