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7.23. Mecánica de Materiales I (Obligatorio)

7.23.1. Justificación ↑ Volver arriba

La mecánica de materiales I estudia el comportamiento de cuerpos sólidos deformables sometidos a diferentes tipos de carga. Para el ingeniero civil, comprender conceptos como esfuerzo, deformación y elasticidad es fundamental, ya que estos permiten predecir la resistencia y rigidez de los elementos estructurales. Este conocimiento es la base para el diseño seguro de vigas, columnas y ejes, asegurando que los materiales operen dentro de sus límites permisibles.

7.23.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Comprender los conceptos de esfuerzo y deformación bajo cargas axiales, de torsión y de flexión.
2. Analizar las propiedades mecánicas de los materiales a partir de ensayos de tracción y compresión.
3. Determinar los esfuerzos internos y las deformaciones en elementos estructurales estáticamente determinados.

7.23.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-6) Habilidad para desarrollar y conducir experimentación apropiada, analizar e interpretar datos, y utilizar el criterio de ingeniería para obtener conclusiones. (Usage)

7.23.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.23.4.1. Mecánica de Materiales y Comportamiento Estructural (24 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Gere and Goodno, 2017; Hibbeler, 2017a)

Temas

1. Conceptos de esfuerzo y deformación, incluyendo esfuerzos normal, cortante y principales
2. Carga axial y deformación de elementos
3. Torsión de secciones circulares y no circulares
4. Esfuerzo por flexión y deflexión en vigas
5. Distribución del esfuerzo cortante en vigas
6. Carga combinada y transformación de esfuerzos
7. Pandeo de columnas y análisis de estabilidad
8. Mecánica de fatiga y fractura
9. Comportamiento elástico y plástico de los materiales
10. Métodos energéticos para análisis estructural

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Definir esfuerzo, deformación y sus relaciones a través de leyes constitutivas [Familiarizarse]
2. Calcular esfuerzos y deformaciones en elementos bajo carga axial [Usar]
3. Determinar esfuerzos torsionales y ángulos de giro en ejes [Usar]
4. Analizar la distribución de esfuerzos por flexión y la deflexión en vigas [Evaluar]
5. Calcular la distribución del esfuerzo cortante en secciones transversales de vigas [Usar]
6. Aplicar ecuaciones de transformación de esfuerzos para condiciones de carga combinada [Evaluar]
7. Evaluar la estabilidad de columnas y calcular cargas críticas de pandeo [Evaluar]
8. Explicar los mecanismos de falla por fatiga y predecir la vida a fatiga [Familiarizarse]
9. Distinguir entre el comportamiento elástico y plástico de los materiales bajo carga [Usar]
10. Utilizar métodos energéticos para resolver problemas de deflexión y estructuras indeterminadas [Usar]

7.23.4.2. Esfuerzo y deformación axial (16 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Hibbeler, 2017a)

Temas

1. Esfuerzo normal y cortante promedio.
2. Deformación normal y cortante.
3. Ley de Hooke y módulo de elasticidad.
4. Miembros sometidos a carga axial: cambios de longitud y sistemas estáticamente indeterminados.

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Calcular esfuerzos y deformaciones en barras sometidas a carga axial considerando variaciones en la sección transversal [Evaluar].
2. Resolver problemas simples de estructuras estáticamente indeterminadas utilizando el método de deformaciones [Usar].

7.23.4.3. Torsión y flexión pura (20 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Gere and Goodno, 2017)

Temas

1. Torsión en ejes circulares: fórmula de torsión y ángulo de giro.
2. Flexión pura: deformación por flexión y fórmula de la flexión elástica.
3. Esfuerzos cortantes en vigas: fórmula del flujo cortante.
4. Diseño de vigas prismáticas por resistencia.

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Determinar la distribución de esfuerzos cortantes en secciones circulares sometidas a torque [Usar].
2. Calcular los esfuerzos máximos de tracción y compresión en vigas bajo diversos momentos flectores [Evaluar].

7.23.4.4. Transformación de esfuerzos y cargas combinadas (20 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Hibbeler, 2017a; Gere and Goodno, 2017)

Temas

1. Transformación de esfuerzo plano: ecuaciones generales.
2. Círculo de Mohr para esfuerzo y deformación planos.
3. Esfuerzos principales y esfuerzo cortante máximo.
4. Análisis de esfuerzos bajo cargas combinadas (axial, flexión y torsión).

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Utilizar el círculo de Mohr para identificar los planos donde ocurren los esfuerzos máximos [Evaluar].
2. Analizar el estado de esfuerzo en un punto crítico de un elemento sometido a múltiples tipos de carga [Evaluar].

7.23.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Gere, J. and Goodno, B. (2017). Mechanics of Materials. Cengage Learning, 9th edition.

Hibbeler, R. (2017a). Mechanics of Materials. Pearson, 10th edition.