Teoria de esfuerzos

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Esfuerzos sobre el buque.
Breve repaso de algunos términos de interés que serán usados a lo largo de esta entrega:
Las fuerzas que pueden actuar sobre un cuerpo se clasifican en fuerzas de volumen y fuerzas de superficie.

Las fuerzas que se ejercen entre dos cuerpos son siempre iguales y de sentidos opuestos de acuerdo con la 3ª Ley de Newton.

Carga. Es el término general que se lisapara indicar la fuerza o peso que actúa sobre un cuerpo, sometiendo la estructura de éste a una condición de esfuerza, que tiende a producir cambios de forma en el mismo. Se usa como unidad Toneladas x metro.

Esfuerzo. Es el efecto de la carga sobre el cuerpo, o sea, la carga de trabajo de su estructura. Equivale a la medida de resistencia de un material, a las fuerzas que tienden a producir sudeformación. Se expresa en Kg/mm2.

Deformación. Es el efecto del esfuerzo, y es la medida de la alteración de las formas. Se expresa en tanto por ciento del largo original.

Tensión o Tracción. La resistencia que un material ofrece a que lo, estiren.

A la barra de acero de la (Fig. 1), firme a la superficie A por el extremo P, le aplicamos una carga de 40 Tm en el extremo libre.
Esta cargao fuerza, causa un esfuerzo en la sección de 40.000 Kg/125 x 60 = 40.000 Kg/7.500 mm2 = 5,33 Kg/mm2. En este caso, por estar el acero dentro de su límite elástico, se extenderá en dirección proporcional al esfuerzo. Los aceros dulces en Construcción marítima tienen un límite elástico de 25 Kg/mm2; en la práctica, se procura, por seguridad, que los esfuerzos por tracción no sean superiores a 10Kg/mm2.

En los Aceros de Alta Resistencia a la Tracción, usados actualmente en algunas zonas de ciertos buques, su límite elástico está comprendido entre 33 y 45 Kg/mm2; sin embargo, por seguridad, se procura que la tracción en los elementos estructurales no pase de 15 Kg/mm2.
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Figura 1. Barra de acero prismática sometida a esfuerzo por tracción. |
Compresión. La resistencia que unmaterial ofrece a las fuerzas o cargas que lo comprimen, se llama Resistencia a la Compresión. En general, se supone que el acero dulce, tiene la misma resistencia a la tracción que a la compresión; pero normalmente la compresión está relacionada con la flexión, y reforzada localmente por el pandeo. Como vimos en el esquema general de los esfuerzos del casco, había una situación, que es la de“Arrufo”, que la cubierta se comprime (localmente según la zona, más o menos); este fenómeno es aumentado porque los refuerzos transversales del casco, están separados por una “clara” (separación entre cuadernas de construcción), entre estos esfuerzos hay efectos de pandeo en la cubierta por la compresión general; y todavía más, por un aumento circunstancial de peso en la zona, por embarque de agua (peso yenergía cinética) que acentúa el esfuerzo deformante por pandeo.
En la (Fig. 2, a, b), deformación dentro del límite elástico por tracción y compresión.

Esfuerzo cortante. El efecto de dos fuerzas actuando en sentido paralelo y direcciones opuestas. En la (Fig. 2, c) tiende a que una pieza se deslice sobre la otra. Cuando los buques se remachaban, era el principal esfuerzo que aguantaba la cañadel remache, ayudado por la compresión que ejercían las cabezas, para evitar el deslizamiento. Ya veremos la importancia de estos esfuerzos en el casco del buque, por fuerzas verticales de dirección opuesta, consideradas en cada sección.

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Figura 2. Deformaciones por tracción y compresión. |
Las fuerzas aplicadas a un elemento estructural pueden inducir un efecto de deslizamiento deuna parte del mismo con respecto a otra. En este caso, sobre el área de deslizamiento se produce un esfuerzo cortante, o tangencial, o de cizalla (fig. 2 d). Análogamente a lo que sucede con el esfuerzo normal, el esfuerzo cortante se define como la relación entre la fuerza y el área a través de la cual se produce el deslizamiento, donde la fuerza es paralela al área.

Efectos de la...
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