U1 Introd MecMat Rev1 1




UNIDAD I INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE MATERIALES






La Mecánica de Materiales es la rama de la Mecánica que estudia las relaciones entre las cargas externas aplicadas a un cuerpo deformable y la intensidad de las fuerzas internas que actúan dentro del cuerpo. Esta disciplina implica también el análisis de las deformaciones del cuerpo y proveer un estudio de estabilidad del mismo.Consiste en conocer, entender y saber seleccionar los materiales más adecuados para soportar las condiciones específicas de trabajo (cargas, movimientos, etc.) a las que sean sometidos en el sistema del que sean parte.










1.1. Hipótesis de la Mecánica de Materiales

a) El material se considera macizo (continuo). El comportamiento real de los materiales cumple con esta hipótesis aun cuando puedadetectarse la presencia de poros o se considere la discontinuidad de la estructura de la materia, compuesta por átomos que no están en contacto rígido entre sí, ya que existen espacios entre ellos y fuerzas que los mantienen vinculados, formando una red ordenada. Esta hipótesis es la que permite considerar al material dentro del campo de las funciones continuas.

b) El material de la pieza eshomogéneo (idénticas propiedades en todos los puntos). El acero es un material altamente homogéneo; en cambio, la madera, el concreto y la piedra son bastante heterogéneos. Sin embargo, los experimentos demuestran que los cálculos basados en esta hipótesis son satisfactorios.

c) El material de la pieza es isótropo. Esto significa que admitimos que el material mantiene idénticas propiedades en todas lasdirecciones.

d) Las fuerzas interiores, originales, que preceden a las cargas, son nulas. Las fuerzas interiores entre las partículas del material, cuyas distancias varían, se oponen al cambio de la forma y dimensiones del cuerpo sometido a cargas. Al hablar de fuerzas interiores no consideramos las fuerzas moleculares que existen en un sólido no sometido a cargas. Esta hipótesis no se cumpleprácticamente en ninguno de los materiales. En piezas de acero se originan estas fuerzas debido al enfriamiento, en la madera por el secamiento y en el concreto durante el fraguado. Si estos efectos son importantes debe hacerse un estudio especial.

e) Es aplicable el principio de Saint – Venant. Este principio establece que el valor de las fuerzas interiores en los puntos de un sólido, situadossuficientemente lejos de los lugares de aplicación de las cargas, depende muy poco del modo concreto de aplicación de las mismas. En relación a este principio en muchos casos podremos sustituir un sistema de fuerzas por otro estáticamente equivalente, lo que puede conducir a la simplificación del cálculo.

f) Las cargas son estáticas o cuasi-estáticas. Las cargas se dicen que son estáticas cuandopermanecen un tiempo infinito, mientras que se denominan cuasi-estáticas cuando el tiempo de aplicación es suficientemente prolongado. Las cargas que se aplican en un tiempo muy reducido se denominan dinámicas, las solicitaciones internas que producen son sensiblemente mayores que si fuesen estáticas o cuasi-estáticas.





1.2. Características y propiedades mecánicas de materiales comunes en laconstrucción

Los materiales utilizados para construir obras de Ingeniería Civil (resistentes y económicas) son muy diversos. Se emplean desde materiales que se encuentran en la naturaleza como la madera o la piedra, hasta los más modernos elaborados por el hombre, como los materiales reforzados con fibras o el acero y aleaciones metálicas. En estructuras de edificación los materiales más utilizadosson el acero y el concreto.

Características

Los materiales de construcción se emplean en grandes cantidades, por lo que deben provenir de materias primas abundantes y baratas. Por ello, la mayoría de los materiales de construcción se elaboran a partir de materiales de gran disponibilidad como arena, arcilla o piedra. Además, es conveniente que los procesos de manufactura requeridos consuman...