Esfuerzo

CONCEPTO DE ESFUERZO
 
Esfuerzo es la resistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que está hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F):
Esfuerzo = fuerza / área = F / A (4)
En algunos casos, como en el esfuerzo normal directo, la fuerza aplicada se reparte uniformemente en la totalidad de la sección transversal del miembro; en estos casos el esfuerzo puedecalcularse con la simple división de la fuerza total por el área de la parte que resiste la fuerza, y el nivel del esfuerzo será el mismo en un punto cualquiera de una sección transversal cualquiera. En otros casos, como en el esfuerzo debido a flexión, el esfuerzo variará en los distintos lugares de la misma sección transversal, entonces el nivel de esfuerza se considera en un punto (MOTT, 1999).Dependiendo de la forma cómo actúen las fuerzas externas, los esfuerzos y deformaciones producidos pueden ser axiales, biaxiales, triaxiales, por flexión, por torsión, o combinados, como se muestra en las figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 7 (SALAZAR, 2001).
El esfuerzo normal 
El esfuerzo normal (esfuerzo axil o axial) es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones perpendiculares (normales) a lasección transversal de un prisma mecánico. Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión normal.

Definición
Dada una sección transversal al eje longitudinal de una viga o pilar el esfuerzo normal es la fuerza resultante de las tensiones normales que actúan sobre dicha superficie. Si consideramos un sistema de coordenadas cartesianas en que eleje X esté alineado con el eje recto de la viga, y los ejes Y y Z estén alineados con las direcciones principales de inercia de la sección el tensor de tensiones ([T]xyz) y el esfuerzo normal (Nx) vienen dados por:

Dimensionado de piezas
El dimensionado de piezas mecánicas, usualmente vigas, pilares, barras, ejes y similares sometidos a esfuerzos normales se refiere al cálculo de la seccióntransversal mínima para asegurar que dicho elemente tiene una resistencia adecuada frente a los esfuerzos normales actuantes en la pieza. El dimensionado es totalmente diferente si la pieza está traccionada o comprimida.
El dimensionado de piezas sometidas en todas sus secciones a esfuerzos normales de tracción es muy simple y se reduce a asegurar que el área transversal sea suficientemente grandepara que las tensiones se repartan sobre un área suficientemente grande. En este caso, usualmente se emplea la fórmula para el área mínima dada por el principio de Saint-Venant:

Donde:
 es el área mínima de la sección crítica o sección con mayores tensiones.
 es el esfuerzo normal sobre la sección crítica.
 es la tensión admisible requerida para un diseño seguro, que dependerá tanto delmaterial de la pieza como del nivel de seguridad requerido.
En el caso de piezas sometidas a esfuerzos normales de compresión el área mínima es substancialmente mayor ya que en ese caso debe tenerse en cuenta los efectos del pandeo, que obligan a considerar secciones mucho más grandes.

El esfuerzo cortante
El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el esfuerzo interno oresultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar. Se designa variadamente como T, V o Q
Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión cortante. Para una pieza prismática se relaciona con la tensión cortante mediante la relación:

 Esfuerzo Biaxial
Si en vez de tener un estadode tensiones inicial uniaxial se tiene uno biaxial, entonces las ecuaciones que gobiernan el estado tensional para cualquier ángulo de giro son definidas de la siguiente forma: Estado tensional biaxial. Verificando la suma de fuerzas sobre la cuña en dirección perpendicular y paralela al corte realizado:

∑=0σ  F ⇒ϕ ϕ σ ϕ ϕ σ σ ϕ ·sin·sin··cos·cos··A A Ay x+= ϕ σ ϕ σ σ ϕ 22·sin·cos y x=...