Ingenieria
Páginas: 10 (2460 palabras)
Publicado: 27 de octubre de 2010
* Introducción
El diseño de cualquier elemento o de un sistema estructural implica responder dos preguntas: ¿El elemento es Resistente a las cargas aplicadas? y ¿Tendrá la suficiente rigidez para que las deformaciones no sean excesivas e Inadmisibles? Las respuestas a estas preguntas implican el análisis de la resistencia y rigidez de una estructura, Aspectos que forman parte de susrequisitos. Estos análisis comienzan por la introducción de nuevos conceptos que son el esfuerzo y la deformación, aspectos que serán definidos a continuación (Salvadori y Heller, 1998; Timoshenko
Y Young, 2000).
* Esfuerzo
Idea y necesidad del concepto de esfuerzo
Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el
Área; justamente sedenomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y
Es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de
Referencia.
σ=FA
Donde: P= Fuerza axial;
A=Área de la sección transversal.
Cabe destacar que la fuerza empleada en la ecuación. Debe ser perpendicular al área analizada y aplicada enel
Centroide del área para así tener un valor de σ constante que se distribuye uniformemente en el área aplicada.
No es válida para los otros tipos de fuerzas internas1; existe otro tipo de ecuación que determine el esfuerzo para las otras fuerzas, ya que los esfuerzos se distribuyen de otra forma.
* Unidades
El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistemainternacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el área en metros cuadrados (m2), el esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad es pequeña por lo que se emplean múltiplos como es el kilopascal (kPa), megapascal (MPa) o gigapascal (GPa). En el sistema americano, la fuerza es en libras y el área en pulgadas cuadradas, así el esfuerzo queda en libras sobre pulgadas cuadradas (psi). (Beery Johnston, 1993; Popov, 1996; Singer y Pytel, 1982; Timoshenko y
Young, 2000).
* Deformación
Concepto
La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o analizar una estructura;
Controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia. El análisis de las deformaciones serelaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas.
Una barra sometida a una fuerza axial de tracción aumentara su longitud inicial; se puede observar que bajo la misma carga pero con una longitud mayor este aumento o alargamiento se incrementará también. Por ello definir la deformación (ε) como el cociente entre el alargamiento δ y la longitud inicial L,indica que sobre la barra la deformación es la misma porque si aumenta L también aumentaría δ. Matemáticamente la deformación sería:
ε =δL
Al observar la ecuación se obtiene que la deformación es un valor a dimensional siendo el orden de magnitud en los casos del análisis estructural alrededor de 0,0012, lo cual es un valor pequeño (Beer y Johnston, 1993; Popov,
1996; Singer y Pytel, 1982).* Diagrama esfuerzo – deformación
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 determinar el esfuerzo y la deformación que algraficar 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 de resistir grandes deformaciones antes de la...
El diseño de cualquier elemento o de un sistema estructural implica responder dos preguntas: ¿El elemento es Resistente a las cargas aplicadas? y ¿Tendrá la suficiente rigidez para que las deformaciones no sean excesivas e Inadmisibles? Las respuestas a estas preguntas implican el análisis de la resistencia y rigidez de una estructura, Aspectos que forman parte de susrequisitos. Estos análisis comienzan por la introducción de nuevos conceptos que son el esfuerzo y la deformación, aspectos que serán definidos a continuación (Salvadori y Heller, 1998; Timoshenko
Y Young, 2000).
* Esfuerzo
Idea y necesidad del concepto de esfuerzo
Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el
Área; justamente sedenomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y
Es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de
Referencia.
σ=FA
Donde: P= Fuerza axial;
A=Área de la sección transversal.
Cabe destacar que la fuerza empleada en la ecuación. Debe ser perpendicular al área analizada y aplicada enel
Centroide del área para así tener un valor de σ constante que se distribuye uniformemente en el área aplicada.
No es válida para los otros tipos de fuerzas internas1; existe otro tipo de ecuación que determine el esfuerzo para las otras fuerzas, ya que los esfuerzos se distribuyen de otra forma.
* Unidades
El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistemainternacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el área en metros cuadrados (m2), el esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad es pequeña por lo que se emplean múltiplos como es el kilopascal (kPa), megapascal (MPa) o gigapascal (GPa). En el sistema americano, la fuerza es en libras y el área en pulgadas cuadradas, así el esfuerzo queda en libras sobre pulgadas cuadradas (psi). (Beery Johnston, 1993; Popov, 1996; Singer y Pytel, 1982; Timoshenko y
Young, 2000).
* Deformación
Concepto
La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o analizar una estructura;
Controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia. El análisis de las deformaciones serelaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas.
Una barra sometida a una fuerza axial de tracción aumentara su longitud inicial; se puede observar que bajo la misma carga pero con una longitud mayor este aumento o alargamiento se incrementará también. Por ello definir la deformación (ε) como el cociente entre el alargamiento δ y la longitud inicial L,indica que sobre la barra la deformación es la misma porque si aumenta L también aumentaría δ. Matemáticamente la deformación sería:
ε =δL
Al observar la ecuación se obtiene que la deformación es un valor a dimensional siendo el orden de magnitud en los casos del análisis estructural alrededor de 0,0012, lo cual es un valor pequeño (Beer y Johnston, 1993; Popov,
1996; Singer y Pytel, 1982).* Diagrama esfuerzo – deformación
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 determinar el esfuerzo y la deformación que algraficar 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 de resistir grandes deformaciones antes de la...
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