Esfuerzos

Definimos como Esfuerzos a todas aquellas fuerzas internas a las estructuras que contrarrestan las acciones exteriores a que están sometidas dichas estructuras.


ESFUERZOS INTERNOS
Los esfuerzos internos sobre una sección transversal plana de un elemento estructural se definen como un conjunto de fuerzas y momentos estáticamente equivalentes a la distribución de tensiones internas sobre elárea de esa sección.
Así, por ejemplo, los esfuerzos sobre una sección transversal plana Σ de una viga es igual a la integral de las tensiones t sobre esa área plana. Normalmente se distingue entre los esfuerzos perpendiculares a la sección de la viga (o espesor de la placa o lámina) y los tangentes a la sección de la viga (o superficie de la placa o lámina):
• Esfuerzo normal (normal operpendicular al plano considerado), es el que viene dado por la resultante de tensiones normales σ, es decir, perpendiculares, al área para la cual pretendemos determinar el esfuerzo normal.
• Esfuerzo cortante (tangencial al plano considerado), es el que viene dado por la resultante de tensiones cortantes τ, es decir, tangenciales, al área para la cual pretendemos determinar el esfuerzo cortante.Esfuerzos en vigas y pilares
Para un prisma mecánico o elemento unidimensional los esfuerzos se designan como:
• Esfuerzo normal (Nx)
• Esfuerzo cortante total (V, T o Q)
o Esfuerzo cortante según Y (Vy)
o Esfuerzo cortante según Z (Vz)
Dado un sistema de ejes ortogonales, en que el eje X coincide con el eje baricéntrico de un elemento unidimensional con sección transversal uniforme losanteriores esfuerzos son las resultantes de las tensiones sobre cada sección transversal:

En un abuso de lenguaje, es común también denominar esfuerzos a:
• Momento torsor (Mx)
• Momento flector
o Momento flector según Z (Mz)
o Momento flector según Y (My)
• Bimomento (Bω)

Donde es el alabeo seccional de la sección transversal.
Cada uno de estos esfuerzos van asociados a cierto tipo detensión:
• tensión normal, el esfuerzo normal (tracción o compresión) implica la existencia de tensiones normales σ, pero estas tensiones normales también pueden estar producidas por un momento flector, de acuerdo con la ley de Navier. Los bimomentos también provocan tensiones normales por efecto del alabeo seccional.
• tensión tangencial, por otro lado los esfuerzos cortantes y el momentotorsor implican la existencia de tensiones tangenciales τ.
Cálculo práctico de esfuerzos en prismas

Consideremos la viga o prisma mecánico que se observa en la primera figura y supongamos que se encuentra vinculado al resto de la estructura de forma isoestática. Supondremos también que sobre este prisma actúan fuerzas externas activas en el plano de su eje baricéntrico (o línea recta que uno losbaricentros de todas las secciones transversales rectas del prisma).
El primer paso es dividir el rígido en dos bloques más pequeños. Quedan determinados los bloques 1 y 2 de la figura.


Seguidamente estudiaremos el bloque 1, donde aparecen 2 fuerzas externas reactivas actuando (P1 y P1). Como se puede ver este bloque ahora no se encuentra vinculado isoestáticamente, así que para que puedaquedar en equilibrio deben existir fuerzas que equilibren al mismo. Estas fuerzas son fuerzas reactivas también y corresponden a la acción del bloque 2 sobre el bloque 1. Las fuerzas reactivas del bloque 2 sobre el 1 pueden ser reducidas a una fuerza y un momento actuando sobre el baricentro de la sección recta A. De hecho estas fuerzas y momentos son la fuerza resultante y el momento resultante dela distribución de tensiones sobre el área recta A.
Como estamos tratando el caso especial de fuerzas externas activas actuando sobre el plano del eje baricéntrico, el momento y la fuerza al que se reducen las fuerzas reactivas del bloque 2 sobre el bloque 1, deben de ser una fuerza contenida en dicho plano y un momento perpendicular a mismo plano.
Llamaremos a la fuerza R2-1 del bloque 2...