Aplicaciones geologia estructural de la ingenieria

MARCO TEORICO

Deformación
Las Deformaciones pertenecen al grupo de las denominadas lesiones mecánicas. Son consecuencia de procesos mecánicos, a partir de fuerzas externas o internas que afectan a las características mecánicas de los elementos constructivos. En el caso de las deformaciones, son una primera reacción del elemento a una fuerza externa, al tratar de adaptarse a ella.

: esla deformación unitaria
: es la deformación
L: es la longitud del elemento

El diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial para la cual se registra simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. Estos valores permiten determinarel esfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominado diagrama de esfuerzo y deformación.
Los diagramas son similares si se trata del mismo material y de manera general permite agrupar los materiales dentro de dos categorías con propiedades afines que se denominan materiales dúctiles y materiales frágiles. Los diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser capaces deresistir grandes deformaciones antes de la rotura, mientras que los frágiles presentan un alargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura.

Esfuerzo
Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es un parámetroque permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de referencia.

Donde:
P≡ Fuerza axial
A≡ Área de la sección transversal

Ley de Hooke Módulo de elasticidad
La mayor parte de las estructuras se diseñan para sufrir pequeñas deformaciones, que involucran sólo la parte lineal del diagrama esfuerzo – deformación (Unidad 2). Para la parte inicial deldiagrama (véase la figura 5), el esfuerzo s es directamente proporcional a la deformación e y puede escribirse:


Esta relación es la ley de Hooke, llamada así en honor del matemático inglés Robert Hooke (1635-1703). El coeficiente E se llama módulo de elasticidad del material o también módulo de Young en honor del científico inglés Thomas Young (1773-1829). Como la deformación E no tienedimensiones, el módulo E se expresa en las mismas unidades del esfuerzo s, o sea, en pascales o uno de sus múltiplos en el sistema SI, y en psi o ksi si se usa el sistema americano.
El mayor valor para el cual se puede utilizar la ley de Hooke para un material dado es conocido como límite de proporcionalidad de ese material. En el caso de materiales dúctiles con un punto de fluencia bien definido, como enla figura 5a, el límite de proporcionalidad coincide con el punto de fluencia. Para otros materiales, el límite de proporcionalidad no puede definirse tan fácilmente puesto que se hace difícil determinar con precisión el valor de s para el cual la relación entre s y e ya no es lineal. Pero esta misma dificultad indica que el usar la ley de Hooke para valores un poco mayores que el límite deproporcionalidad real no conducirá a errores significativos.
Algunas de las propiedades físicas de los metales estructurales, como resistencia, ductilidad, resistencia a la corrosión, etc., pueden resultar bastante afectadas por las aleaciones, el tratamiento térmico o el proceso de manufactura empleado. Por ejemplo, se nota en los diagramas esfuerzo - deformación de hierro puro y tres aceros dediferente grado (véase la figura 6) que existen grandes variaciones en resistencia, límite de fluencia y deformación final (ductilidad) entre esos cuatro metales. Todos ellos, sin embargo, tienen el mismo módulo de elasticidad, es decir, su rigidez o capacidad para resistir una deformación dentro del rango lineal es la misma. Por tanto, si un acero de alta resistencia sustituye a uno de baja...