Cesar Reyes Trabajo de Esfuerzos Biaxiales

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la educación superior
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño

Sede - Barcelona.
















Profesor: Antonio Iriarte. Bachiller: Cesar E. Reyes
Sección: CI: 25.055.478



Bna/25/02/2015Introducción

Los Esfuerzos Combinados son aquellos que actúan en una sección de un elemento cuando existe una combinación de dos o más de las acciones internas actuando en dicho elemento. Los esfuerzos combinados son importantes en muchos casos prácticos. Esfuerzos de membrana en recipientes de pared delgada sometidos a presión son los esfuerzos que aparecen en las paredes de los recipientes cilíndricos,esféricos o de cualquier otra forma, debido a presiones internas y externas. Estos esfuerzos proporcionan ejemplos de un estado de esfuerzo más general y se conocen como esfuerzos biaxiales. Además, los recipientes a presión son importantes por sí mismos, desde un punto de vista práctico. La transformación del esfuerzo significa la variación, con la dirección de los componentes del esfuerzo y ladeformación de un punto. Este tema es importante en la deformación de los esfuerzos máximos y las deformaciones máximas en un punto de un elemento yen la determinación de las combinaciones de esfuerzos que producen la falla en un elemento. En la práctica frecuentemente se encuentran cargas que no concuerdan con las condiciones bajo las cuales las teorías básicas son válidas. La Fig. 1.1 muestraejemplos de problemas de este tipo. Sin embargo, estos problemas pueden resolverse mediante una combinación adecuada de métodos ya estudiados. La poderosa técnica de la superposición se usa en la solución de todos los problemas mostrados en la Fig.1.1, estos involucran la superposición de esfuerzos P/A y Mc/I.

Figura 1.1


Esfuerzos en recipientes de pared delgada.

Recipientes esféricos ycilíndricos sometidos a presión (esfuerzo biaxial)

Los recipientes a presión son estructuras cerradas que contienen líquidos o gases a presión (figura 1.2). Algunos ejemplos conocidos son los tanques esféricos para almacenamiento de agua, los tanques cilíndricos para aire comprimido, tubos a presión y globos inflados. Las paredes curvas de los recipientes sujetos a presión a menudo son muy delgadasen relación con el radio y la longitud, y en tales casos se encuentran en la clase general de estructuras conocidas como cascarones. Otros ejemplos de estructuras de cascaron son los techos curvos, las cúpulas (o domos) y los fuselajes.



Figura 1.2






Recipientes esféricos sometidos a presión.
En esta sección, consideraremos únicamente recipientes de pared delgada de forma esférica ycilíndrica circular (Fig. 1.3). El término de pared delgada no es preciso, pero una regla general es que la relación de radio al espesor de la pared debe de ser mayor que 10 a fin que podamos determinar los esfuerzos en las paredes con exactitud razonable mediante únicamente estática. Una segunda limitación es que la presión interna debe de ser mayor que la externa; de lo contrario, el cascaronpuede fallar por colapso debido al pandeo de las paredes.

Un tanque de forma esférica es el recipiente ideal para resistir presión interna. Solo requiere observar las conocidas pompas de jabón para reconocer que una esfera es el perfil natural a este propósito. Para obtener los esfuerzos en la pared, cortemos la esfera sobre un plano diametral vertical y separemos la mitad del cascaron y sucontenido, como un cuerpo libre (Fig. 1.3a). Sobre este cuerpo libre actúan los esfuerzos o en la pared y la presión interna p. El peso del tanque y su contenido se omiten en este análisis. La presión actúa horizontalmente sobre el área circular plana formada por el corte, y la fuerza resultante es igual a p(r r2), donde r es el radio interior de la esfera. Obsérvese que la presión p es la presión...