CARGAS COMBINADAS

 

¿Qué son las cargas combinadas?

Las cargas combinadas se presentan cuando un elemento estructural está sometido simultáneamente a más de un tipo de carga o esfuerzo. Por ejemplo:

  • Carga axial (tensión o compresión)

  • Momento flector (flexión)

  • Corte (esfuerzo cortante)

  • Torsión

Cuando estos se aplican al mismo tiempo, se dice que el elemento tiene cargas combinadas. En estos casos, los esfuerzos se suman o se superponen, afectando la resistencia total de la estructura.

¿Dónde se aplican?

Las cargas combinadas se encuentran en muchas estructuras reales, por ejemplo:

  • En una columna de un edificio que soporta su propio peso (carga axial) y una fuerza lateral por viento (flexión).

  • En un eje de transmisión de un vehículo: torsión por el giro + flexión por el peso de componentes.

  • En un poste inclinado de alumbrado: tiene carga axial, flexión y viento (corte).

Tipos comunes de combinaciones


Ejercicio resuelto: Carga axial + flexión

Enunciado:

Una barra de acero está sujeta a una carga axial de 30 kN de compresión y también soporta un momento flector de 2 kN·m.
La sección transversal es rectangular, de 60 mm de base y 100 mm de alto.
Calcular el esfuerzo normal máximo en la barra.

🧮 Paso 1: Datos

  • Carga axial: 
    P=30 000 NP = 30\,000 \, \text{N}

  • Momento flector: 
    M=2 000 N\cdotpm=2×106 N\cdotpmmM = 2\,000 \, \text{N·m} = 2 \times 10^6 \, \text{N·mm}

  • Sección: 
    b=60 mm,h=100 mmb = 60 \, \text{mm}, \quad h = 100 \, \text{mm}

  • Área: 
    A=b⋅h=60⋅100=6000 mm2A = b \cdot h = 60 \cdot 100 = 6000 \, \text{mm}^2

  • Módulo resistente:

S=bh26=60⋅10026=60⋅10 0006=100 000 mm3S = \frac{b h^2}{6} = \frac{60 \cdot 100^2}{6} = \frac{60 \cdot 10\,000}{6} = 100\,000 \, \text{mm}^3

🧮 Paso 2: Esfuerzo axial

σaxial=PA=−30 0006 000=−5 MPa\sigma_{\text{axial}} = \frac{P}{A} = \frac{-30\,000}{6\,000} = -5 \, \text{MPa}

(negativo porque es compresión)

🧮 Paso 3: Esfuerzo por flexión (en la fibra extrema)

σflexioˊn=MS=2×106100 000=20 MPa\sigma_{\text{flexión}} = \frac{M}{S} = \frac{2 \times 10^6}{100\,000} = 20 \, \text{MPa}

🧮 Paso 4: Esfuerzo total combinado

El esfuerzo total en la fibra más alejada será:

σmaˊx=σaxial+σflexioˊn=−5+20=15 MPa\sigma_{\text{máx}} = \sigma_{\text{axial}} + \sigma_{\text{flexión}} = -5 + 20 = 15 \, \text{MPa}

La fibra opuesta tendrá:

σmıˊn=−5−20=−25 MPa\sigma_{\text{mín}} = -5 - 20 = -25 \, \text{MPa}

✅ Resultado final:

  • Esfuerzo máximo: 15 MPa (tracción)

  • Esfuerzo mínimo: -25 MPa (compresión)





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