Fuerza Y Tensiones

FUERZAS, TENSIONES Y DEFORMACIONES Fuerzas externas. Las fuerzas existentes sobre los cuerpos pueden ser de superficie -que como su nombre indica ejercen su acción sobre la superficie de los cuerpos, tales como: la presión hidrostática, la presión del viento, etc.-, y de volumen -como la acción de la gravedad, las fuerzas magnéticas, las fuerzas de inercia de cuerpos animados de movimientoacelerado, etc. Algunas fuerzas se distribuyen sobre superficies tan reducidas que reciben el nombre de fuerzas o cargas puntuales -como las ejercidas por las ruedas de los vehículos ferroviarios y de carretera- considerándose por simplificación aplicadas sobre un punto-. En general en las estructuras suelen diferenciarse las acciones constantes, que actúan o pueden actuar en todo momento o durantelargos períodos de tiempo tales como, • • • el propio peso la carga permanente (pavimentos, muros de fachadas, barandillas, cte.) el peso y el empuje del terreno,

de las acciones variables que pueden actuar o no y que son: • • • • la sobrecarga de uso (personas, vehículos, presión de un líquido sobre las paredes de un depósito, cte.) las acciones de viento la sobrecarga provocada por la nieve lasacciones sísmicas

Determinadas acciones tales como las térmicas y los asientos de las cimentaciones no son fuerzas externas, pero no obstante provocan, al igual que éstas, tensiones, o fuerzas internas al obligar a las estructuras a que realicen determinados desplazamientos.

Tensiones En el plano s-s de la figura y para el elemento diferencial de superficie «dF» correspondiente al punto 0actúa una tensión «p», que se representa por un vector y cuya dirección puede formar con la normal al elemento «dF» sobre el que actúa un ángulo cualquiera; si  es este ángulo se podrá descomponer el vector «p» en dos direcciones, figura I.A.2a, una normal a «dF» y otra en su plano, cuyas componentes son:

)= p cos 

- = p sen 

Si a un cuerpo elástico tal como el de la (figura-a), al quese aplica un sistema de cargas externas, se le hacen pasar por un punto O tres planos ortogonales dos a dos, sobre cada uno de estos planos y para este punto O se presentará una tensión normal «)» y otra tangencial «-»; esta última se descompondrá en las dos direcciones paralelas a los ejes principales del plano sobre el que actúa. Con el fin de definir las tensiones que inciden sobre cada planose aplica el criterio siguiente: Cada tensión «)» o «-» se acompaña de dos subíndices, el primero corresponde a la letra del eje normal al plano considerado y el segundo a la letra del eje paralelo a la componente de que se trate (figura-b) Así «-zx» es la tensión tangencial que actuando sobre un plano normal al eje z resulta paralela al eje x.

Como tensiones positivas se eligen aquellas que seorientan en el sentido creciente de los ejes, si las caras sobre las que actúan miran también el sentido creciente, o si se orientan en el sentido decreciente de los ejes mirando las caras correspondientes el sentido decreciente de los mismos. Son negativas las tensiones dirigidas en sentido contrario. Por consiguiente todas las tensiones representadas en la (figura-b) resultan positivas.Deformaciones La deformación es, en sentido generalizado, el cambio geométrico que experimenta un cuerpo no rígido bajo la acción de las fuerzas externas y de volumen o de inercia que a él se aplican. Al deformarse un cuerpo, las partículas cambian de posición. Así, al aplicar las cargas PI, P2 ... Pi al cuerpo de la (figura 2) un segmento PQ se deforma pasando a la posición P'Q'. El recorrido queexperimenta el punto P viene dado por las funciones

/(x,y,z),

(x,y,Z)

y

7(x,y,z).

Por otro lado el segmento PQ varía tras la deformación su longitud de «dl» a «dl
» y además, si asociasemos a la deformación otro segmento tal como el «PR> normal a PQ, se observaría la variación angular de 90º a 90º -. Esta variación angular es muy pequeña -se pueden sustituir las tangentes por los...