La mecánica de materiales es un tema básico de ingeniería que debe comprender quien tenga interés en la resistencia y el desempeño físico de las estructuras, sean hechas por el hombre o naturales. La materia incluye conceptos fundamentales como esfuerzos y deformaciones unitarias, deformaciones y desplazamientos, elasticidad e inelasticidad, energía de deformación y capacidad de carga. En estos conceptos se basa el diseño y análisis de una gran variedad de sistemas mecánicos y estructurales.
En el nivel universitario la mecánica de
materiales por lo general se ensena durante los primeros años. La
materia es un requisito para la mayoría de los alumnos de ingeniería
mecánica, estructural, civil, biomédica, aeronáutica y aeroespacial.
Además, muchos estudiantes de campos tan diversos como ciencia de
materiales, ingeniería industrial, arquitectura e ingeniería agrícola también encuentran útil estudiar este tema
CONTENIDO:
James Monroe Gere (1925-2008) ix
Créditos de fotografías x
Prefacio xi
Símbolos xv
Alfabeto griego xviii
Créditos de fotografías x
Prefacio xi
Símbolos xv
Alfabeto griego xviii
1 TENSION, COMPRESIÓN Y CORTANTE 2
1.1 Introducción a la mecánica de materiales 5
1.2 Esfuerzo normal y deformación unitaria normal 7
1.3 Propiedades mecánicas de los materiales 15
1.4 Elasticidad, plasticidad y termofuencia 24
1.5 Elasticidad lineal, ley de Hooke y relación de Poisson 27
1.6 Esfuerzo cortante y deformación unitaria cortante 32
1.7 Esfuerzos y cargas permisibles 43
1.8 Diseño por cargas axiales y cortante directo 49
Resumen y repaso del capítulo 55
Problemas del capítulo 1 57
1.1 Introducción a la mecánica de materiales 5
1.2 Esfuerzo normal y deformación unitaria normal 7
1.3 Propiedades mecánicas de los materiales 15
1.4 Elasticidad, plasticidad y termofuencia 24
1.5 Elasticidad lineal, ley de Hooke y relación de Poisson 27
1.6 Esfuerzo cortante y deformación unitaria cortante 32
1.7 Esfuerzos y cargas permisibles 43
1.8 Diseño por cargas axiales y cortante directo 49
Resumen y repaso del capítulo 55
Problemas del capítulo 1 57
2 ELEMENTOS CARGADOS AXIALMENTE 88
2.1 Introducción 91
2.2 Cambios de longitud de elementos cargados axialmente 91
2.3 Cambios de longitud en condiciones no uniformes 100
2.4 Estructuras estáticamente indeterminadas 107
2.5 Efectos térmicos, desajustes y deformaciones previas 116
2.6 Esfuerzos sobre secciones inclinadas 128
2.7 Energía de deformación 140
*2.8 Carga de impacto 153
*2.9 Carga repetida y fatiga 162
*2.10 Concentraciones de esfuerzos 164
*2.11 Comportamiento no lineal 170
*2.12 Análisis elastoplástico 175
Resumen y repaso del capítulo 181
Problemas del capítulo 2 182
2.1 Introducción 91
2.2 Cambios de longitud de elementos cargados axialmente 91
2.3 Cambios de longitud en condiciones no uniformes 100
2.4 Estructuras estáticamente indeterminadas 107
2.5 Efectos térmicos, desajustes y deformaciones previas 116
2.6 Esfuerzos sobre secciones inclinadas 128
2.7 Energía de deformación 140
*2.8 Carga de impacto 153
*2.9 Carga repetida y fatiga 162
*2.10 Concentraciones de esfuerzos 164
*2.11 Comportamiento no lineal 170
*2.12 Análisis elastoplástico 175
Resumen y repaso del capítulo 181
Problemas del capítulo 2 182
3 TORSIÓN 220
3.1 Introducción 222
3.2 Deformaciones torsionantes de una barra circular 223
3.3 Barras circulares de materiales linealmente elásticos 226
3.4 Torsión no uniforme 238
3.5 Esfuerzos y deformaciones unitarias en cortante puro 245
3.6 Relación entre los módulos de elasticidad E y G 252
3.7 Transmisión de potencia por ejes circulares 254
3.8 Elementos de torsión estáticamente indeterminados 259
3.9 Energía de deformación en torsión y cortante puro 263
3.10 Tubos de pared delgada 270
*3.11 Concentraciones de esfuerzos en torsión 279
Resumen y repaso del capítulo 282
Problemas del capítulo 3 283
3.1 Introducción 222
3.2 Deformaciones torsionantes de una barra circular 223
3.3 Barras circulares de materiales linealmente elásticos 226
3.4 Torsión no uniforme 238
3.5 Esfuerzos y deformaciones unitarias en cortante puro 245
3.6 Relación entre los módulos de elasticidad E y G 252
3.7 Transmisión de potencia por ejes circulares 254
3.8 Elementos de torsión estáticamente indeterminados 259
3.9 Energía de deformación en torsión y cortante puro 263
3.10 Tubos de pared delgada 270
*3.11 Concentraciones de esfuerzos en torsión 279
Resumen y repaso del capítulo 282
Problemas del capítulo 3 283
4 FUERZAS CORTANTES Y MOMENTOS FLEXIONANTES 304
4.1 Introducción 306
4.2 Tipos de vigas, cargas y reacciones 306
4.3 Fuerzas cortantes y momentos fexionantes 313
4.4 Relaciones entre cargas, fuerzas cortantes y momentos fexionantes 320
4.5 Diagramas de fuerza cortante y de momento fexionante 325
Resumen y repaso del capítulo 337
Problemas del capítulo 4 338
4.1 Introducción 306
4.2 Tipos de vigas, cargas y reacciones 306
4.3 Fuerzas cortantes y momentos fexionantes 313
4.4 Relaciones entre cargas, fuerzas cortantes y momentos fexionantes 320
4.5 Diagramas de fuerza cortante y de momento fexionante 325
Resumen y repaso del capítulo 337
Problemas del capítulo 4 338
5 ESFUERZOS EN VIGAS (TEMAS BÁSICOS) 350
5.1 Introducción 353
5.2 Flexión pura y fexión no uniforme 353
5.3 Curvatura de una viga 354
5.4 Deformaciones unitarias longitudinales en vigas 356
5.5 Esfuerzos normales en vigas (materiales linealmente elásticos) 361
5.6 Diseño de vigas para esfuerzos de fexión 374
5.7 Vigas no prismáticas 383
5.8 Esfuerzos cortantes en vigas con sección transversal rectangular 387
5.9 Esfuerzos cortantes en vigas con sección transversal circular 397
5.10 Esfuerzos cortantes en las almas de vigas con patines 400
**5.11 Trabes armadas y fujo cortante 408
**5.12 Vigas con cargas axiales 412
**5.13 Concentraciones de esfuerzos en fexión 418
Resumen y repaso del capítulo 421
Problemas del capítulo 5 424
5.1 Introducción 353
5.2 Flexión pura y fexión no uniforme 353
5.3 Curvatura de una viga 354
5.4 Deformaciones unitarias longitudinales en vigas 356
5.5 Esfuerzos normales en vigas (materiales linealmente elásticos) 361
5.6 Diseño de vigas para esfuerzos de fexión 374
5.7 Vigas no prismáticas 383
5.8 Esfuerzos cortantes en vigas con sección transversal rectangular 387
5.9 Esfuerzos cortantes en vigas con sección transversal circular 397
5.10 Esfuerzos cortantes en las almas de vigas con patines 400
**5.11 Trabes armadas y fujo cortante 408
**5.12 Vigas con cargas axiales 412
**5.13 Concentraciones de esfuerzos en fexión 418
Resumen y repaso del capítulo 421
Problemas del capítulo 5 424
6 ESFUERZOS EN VIGAS (TEMAS AVANZADOS) 454
6.1 Introducción 457
6.2 Vigas compuestas 457
6.3 Método de la sección transformada 466
6.4 Vigas doblemente simétricas con cargas inclinadas 472
6.5 Flexión de vigas asimétricas 479
6.6 Concepto de centro de cortante 487
6.7 Esfuerzos cortantes en vigas con secciones transversales abiertas de pared delgada 489
6.8 Esfuerzos cortantes en vigas de patín ancho 492
6.9 Centros de cortante en secciones abiertas de pared delgada 496
**6.10 Flexión elastoplástica 504
Resumen y repaso del capítulo 514
Problemas del capítulo 6 516
6.1 Introducción 457
6.2 Vigas compuestas 457
6.3 Método de la sección transformada 466
6.4 Vigas doblemente simétricas con cargas inclinadas 472
6.5 Flexión de vigas asimétricas 479
6.6 Concepto de centro de cortante 487
6.7 Esfuerzos cortantes en vigas con secciones transversales abiertas de pared delgada 489
6.8 Esfuerzos cortantes en vigas de patín ancho 492
6.9 Centros de cortante en secciones abiertas de pared delgada 496
**6.10 Flexión elastoplástica 504
Resumen y repaso del capítulo 514
Problemas del capítulo 6 516
7 ANÁLISIS DE ESFUERZO Y DEFORMACIÓN UNITARIA 536
7.1 Introducción 539
7.2 Esfuerzo plano 540
7.3 Esfuerzos principales y esfuerzos cortantes máximos 548
7.4 Círculo de Mohr para esfuerzo plano 558
7.5 Ley de Hooke para esfuerzo plano 575
7.6 Esfuerzo triaxial 580
7.7 Deformación unitaria plana 584
Resumen y repaso del capítulo 600
Problemas del capítulo 7 602
7.1 Introducción 539
7.2 Esfuerzo plano 540
7.3 Esfuerzos principales y esfuerzos cortantes máximos 548
7.4 Círculo de Mohr para esfuerzo plano 558
7.5 Ley de Hooke para esfuerzo plano 575
7.6 Esfuerzo triaxial 580
7.7 Deformación unitaria plana 584
Resumen y repaso del capítulo 600
Problemas del capítulo 7 602
8 APLICACIONES DEL ESFUERZO PLANO (RECIPIENTES A PRESIÓN, VIGAS Y CARAS COMBINADAS) 618
8.1 Introducción 621
8.2 Recipientes esféricos a presión 621
8.3 Recipientes cilíndricos a presión 627
8.4 Esfuerzos máximos en vigas 635
8.5 Cargas combinadas 645
Resumen y repaso del capítulo 661
Problemas del capítulo 8 663
8.1 Introducción 621
8.2 Recipientes esféricos a presión 621
8.3 Recipientes cilíndricos a presión 627
8.4 Esfuerzos máximos en vigas 635
8.5 Cargas combinadas 645
Resumen y repaso del capítulo 661
Problemas del capítulo 8 663
9 DEFLEXIONES DE VIGAS 676
9.1 Introducción 679
9.2 Ecuaciones diferenciales de la curva de defexión 679
9.3 Defexiones por integración de la ecuación del momento fexionante 685
9.4 Defexiones por integración de las ecuaciones de la fuerza cortante y de la carga 696
9.5 Método de superposición 702
9.6 Método de área-momento 711
9.7 Vigas no prismáticas 720
9.8 Energía de deformación por fexión 725
**9.9 Teorema de Castigliano 731
**9.10 Defexiones producidas por impacto 744
**9.11 Efectos de la temperatura 746
Resumen y repaso del capítulo 749
Problemas del capítulo 9 751
9.1 Introducción 679
9.2 Ecuaciones diferenciales de la curva de defexión 679
9.3 Defexiones por integración de la ecuación del momento fexionante 685
9.4 Defexiones por integración de las ecuaciones de la fuerza cortante y de la carga 696
9.5 Método de superposición 702
9.6 Método de área-momento 711
9.7 Vigas no prismáticas 720
9.8 Energía de deformación por fexión 725
**9.9 Teorema de Castigliano 731
**9.10 Defexiones producidas por impacto 744
**9.11 Efectos de la temperatura 746
Resumen y repaso del capítulo 749
Problemas del capítulo 9 751
10 VIGAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS 770
10.1 Introducción 773
10.2 Tipos de vigas estáticamente indeterminadas 773
10.3 Análisis de la curva de defexión con las ecuaciones diferenciales 777
10.4 Método de superposición 784
**10.5 Efectos de la temperatura 797
**10.6 Desplazamientos longitudinales en los extremos de una viga 801
Resumen y repaso del capítulo 805
Problemas del capítulo 10 806
10.1 Introducción 773
10.2 Tipos de vigas estáticamente indeterminadas 773
10.3 Análisis de la curva de defexión con las ecuaciones diferenciales 777
10.4 Método de superposición 784
**10.5 Efectos de la temperatura 797
**10.6 Desplazamientos longitudinales en los extremos de una viga 801
Resumen y repaso del capítulo 805
Problemas del capítulo 10 806
11 COLUMNAS 816
11.1 Introducción 819
11.2 Pandeo y estabilidad 819
11.3 Columnas con extremos articulados 823
11.4 Columnas con otras condiciones de soporte 834
11.5 Columnas con cargas axiales excéntricas 845
11.6 Fórmula de la secante para columnas 850
11.7 Comportamiento elástico e inelástico de columnas 856
11.8 Pandeo inelástico 858
11.9 Fórmulas para diseño de columnas 863
Resumen y repaso del capítulo 882
Problemas del capítulo 11 883
11.1 Introducción 819
11.2 Pandeo y estabilidad 819
11.3 Columnas con extremos articulados 823
11.4 Columnas con otras condiciones de soporte 834
11.5 Columnas con cargas axiales excéntricas 845
11.6 Fórmula de la secante para columnas 850
11.7 Comportamiento elástico e inelástico de columnas 856
11.8 Pandeo inelástico 858
11.9 Fórmulas para diseño de columnas 863
Resumen y repaso del capítulo 882
Problemas del capítulo 11 883
12 REPASO DE CENTROIDES Y MOMENTOS DE INERCIA 900
12.1 Introducción 902
12.2 Centroides de áreas planas 902
12.3 Centroides de áreas compuestas 905
12.4 Momentos de inercia de áreas planas 909
12.5 Teorema de los ejes paralelos para momentos de inercia 912
12.6 Momentos polares de inercia 916
12.7 Productos de inercia 918
12.8 Rotación de ejes 921
12.9 Ejes principales y momentos de inercia principales 923
Problemas del capítulo 12 927
Referencias y notas históricas 935
12.1 Introducción 902
12.2 Centroides de áreas planas 902
12.3 Centroides de áreas compuestas 905
12.4 Momentos de inercia de áreas planas 909
12.5 Teorema de los ejes paralelos para momentos de inercia 912
12.6 Momentos polares de inercia 916
12.7 Productos de inercia 918
12.8 Rotación de ejes 921
12.9 Ejes principales y momentos de inercia principales 923
Problemas del capítulo 12 927
Referencias y notas históricas 935
Apéndice A Sistemas de unidades y factores de conversión 943
A.1 Sistemas de unidades 943
A.2 Unidades SI 944
A.3 Unidades inglesas habituales 950
A.4 Unidades de temperatura 952
A.5 Conversión entre unidades 953
A.1 Sistemas de unidades 943
A.2 Unidades SI 944
A.3 Unidades inglesas habituales 950
A.4 Unidades de temperatura 952
A.5 Conversión entre unidades 953
Apéndice B Resolución de problemas 956
B.1 Tipos de problemas 956
B.2 Pasos en la resolución de problemas 957
B.3 Homogeneidad dimensional 958
B.4 Cifras signifcativas 959
B.5 Redondeo de números 961
B.1 Tipos de problemas 956
B.2 Pasos en la resolución de problemas 957
B.3 Homogeneidad dimensional 958
B.4 Cifras signifcativas 959
B.5 Redondeo de números 961
Apéndice C Fórmulas matemáticas 962
Apéndice D Propiedades de áreas planas 966
Apéndice E Propiedades de los perfles estructurales de acero 972
Apéndice F Propiedades de la madera estructural 983
Apéndice G Defexiones y pendientes de vigas 984
Apéndice H Propiedades de los materiales 990
Respuestas a los problemas 995
Índice onomástico 1016
Índice 1017
Link:
http://depositfiles.org/files/syp1wgal8
Apéndice D Propiedades de áreas planas 966
Apéndice E Propiedades de los perfles estructurales de acero 972
Apéndice F Propiedades de la madera estructural 983
Apéndice G Defexiones y pendientes de vigas 984
Apéndice H Propiedades de los materiales 990
Respuestas a los problemas 995
Índice onomástico 1016
Índice 1017
Link:
http://depositfiles.org/files/syp1wgal8
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