Esfuerzos

ESFUERZOS NORMALES AXIALES
Definición 1: Esfuerzos normales, son aquellos debidos a fuerzas
perpendiculares a la sección transversal.
Definición 2: Esfuerzos axiales, son aquellos debidos a fuerzas que actúan
a lo largo del eje del elemento.
Los esfuerzos normales axiales por lo general ocurren en elementos como
cables, barras o columnas sometidos a fuerzas axiales (que actúan a lo
largode su propio eje), las cuales pueden ser de tensión o de compresión.
Además de tener resistencia, los materiales deben tener rigidez, es decir
tener capacidad de oponerse a las deformaciones (d) puesto que una
estructura demasiado deformable puede llegar a ver comprometida su
funciona1idad y obviamente su estética. En el caso de fuerzas axia1es (de
tensión o compresión), se producirán en elelemento alargamientos o
acortamientos, respectivamente, como se muestra en la figura 10
Figura 10: Deformación debida a esfuerzos de tensión y de
compresión, respectivamente.
Una forma de comparar la deformación entre dos elementos, es expresarla
como una deformación porcentual, o en otras palabras, calcular la
deformación que sufrirá una longitud unitaria del material, la cual se
denominadeformación unitaria e. La deformación unitaria se calculará como
ε= δ /Lo
Donde,
ε: deformación unitaria,
δ: deformación total.
Lo: longitud inicial del elemento deformado.
Algunas características mecánicas de los materiales como su resistencia
(capacidad de oponerse a la rotura), su rigidez (capacidad de oponerse a las
deformaciones) y su ductilidad (capacidad de deformarse antes deromperse), por lo general se obtienen mediante ensayos en laboratorio
(resistencia de materiales experimental), sometiendo a pruebas
determinadas porciones del material (probetas normalizadas) para obtener
esta información. Parece que el primero que realizó ensayos para conocer la
resistencia de alambres fue Leonardo Da Vinci, pero probablemente el
primero en sistematizar la realización deensayos y en publicar sus
resultados en forma de una ley fue Robert Hooke, sometiendo alambres
enrollados (resortes), a la acción de diferentes cargas y midiendo las
deformaciones producidas, lo que le permitió enunciar los resultados
obtenidos en forma de ley (“como la tensión así es la fuerza”), en su tratado
publicado en 1678; esto es lo que se conoce en su forma moderna como la
LEY DE HOOKE(SALAZAR, 2001).
La mejor manera de entender el comportamiento mecánico de un material
es someterlo a una determinada acción (una fuerza) y medir su respuesta
(la deformación que se produzca). De este procedimiento se deducen las
características acción – respuesta del material. Debido a que la fuerza y la
deformación absolutas no definen adecuadamente para efectos
comparativos lascaracterísticas de un material, es necesario establecer la
relación entre el esfuerzo y la deformación unitaria. La figura 11 muestra
una relación directa entre el esfuerzo aplicado y la deformación producida:
a mayor esfuerzo, mayor deformación.
La pendiente de la recta, se conoce como el módulo de elasticidad, y en los
ensayos con fuerzas tensoras, se conoce como Módulo de Young, en honor
de ThomasYoung. Entonces, la ecuación (6) se convierte en la expresión de
la Ley de Hooke, como:
En el comportamiento mecánico de los materiales es importante conocer la
capacidad que estos tengan de recuperar su forma cuando se retira la carga
que actúa sobre ellos. La mayoría de los materiales tienen una respuesta
elástica hasta cierto nivel de la carga aplicada y a partir de ella ya no
tendrán lacapacidad de recuperar totalmente su forma original una vez
retirada la carga, porque se comportan plásticamente. Lo anterior se conoce
como comportamiento elasto – plástico.
Esfuerzo cortante
El esfuerzo cortante o de cizalla es el esfuerzo interno o resultante de las
tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como
por ejemplo una viga o un pilar. Este tipo de...