mecanica de suelos

ESFUERZOS NORMALES AXIALES

Esfuerzos normales, son aquellos debidos a fuerzas perpendiculares a la sección transversal.
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 largo de su propio eje), las cualespueden
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 el elemento
alargamientos oacortamientos, respectivamente, como se muestra en la figura 1 (SALAZAR,
2001).

Figura 1: 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 denomina deformaciónunitaria e. La deformación unitaria se
calculará como (SALAZAR, 2001):

 =  /Lo
donde,

: deformación unitaria,
: 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 deformarseantes de romperse), 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 realizaciónde ensayos 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 DEHOOKE
(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 muestra una relación directa entre el esfuerzo aplicado y la
deformación producida: a mayor esfuerzo, mayor deformación (SALAZAR, 2001).
Relación directa entre el esfuerzo aplicado y la deformación producida (Ley de Hooke).

La ecuación de la recta, en la figura,está dada por:

=m

(*)

donde,

m = tan  = E
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 Thomas Young. Entonces, la ecuación
(*) se convierte en la expresión de la Ley de Hooke, como:

=E
En el comportamiento mecánico de los materiales es importante conocer la capacidad queestos
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 la capacidad de recuperar totalmente su forma original una vez retirada la carga,
porque se comportan plásticamente. Lo anterior se conoce como comportamiento elasto –
plástico...