Miembros Sometidos A Cargas Axiales

Miembros sometidos a cargas axiales

Los miembros de tensión se define como elementos estructurales sometido a cargas axiales de tensión; un miembro dúctil de acero, sin agujeros y sometido a una carga de tensión puede resistir, sin fracturarse, una carga mayor a la correspondiente al producto del área de su sección trasversal y del esfuerzo de fluencia del acero gracias al endurecimiento pordeformación.
Si tenemos un miembro a tensión con agujeros para tornillos este puede fallar por fractura de la sección neta que pasa por los agujeros esta carga de falla puede ser más pequeña que la carga requerida para plastificar la sección bruta alejada de los agujeros.
El esfuerzo de un miembro axialmente cargado en tensión puede darse por
F= P/A
P = la magnitud de la carga
A = el áreade la sección transversal normal a la carga
El acero es uno de los materiales de mayor uso en la ingeniería y se le encuentra en edificios, puentes, grúas, barcos, torres, vehículos y muchas otras construcciones. Este además se caracteriza por tener una ductilidad bastante alta, razón por la cual el material cumple la Ley de Hooke, honor a Robert Hooke, famoso científico ingles. Este además secaracteriza por tener una ductilidad bastante alta, razón por la cual el material cumple la Ley

La Tensión representa la intensidad de las fuerzas internas por unidad de área en diferentes puntos de una sección del sólido aislada (Fig. 1a).

* El vector tensión S, se define como:

Ecs (1)

* La tensión tiene unidades de fuerza por unidad de área.

* Un vector de esfuerzo, S,puede ser representado por los componentes normal ytangencial a la superficie analizada (Fig. 1b). Utilizando los vectores unitarios i, j, k,el vector de esfuerzo puede expresarse como:

Ecs (2)

Tanto los esfuerzos internos (N, Vi, Mi) como los componentes del vector tensión sobre sección determinada, están relacionados con las fuerzas internas que actúan sobre dicha sección. Por consiguiente,los componentes de la tensión y los esfuerzos internos deben estar relacionados entre sí.

Fig.1. (a) Fuerza ΔF que actúa sobre un área ΔA en un punto de una sección del sólido; (b) componentes del vector tensión en un punto de una sección del sólido.
Teniendo en cuenta que las componentes de un estado de esfuerzos (fuerzas y momentos internos) en un punto de la sección transversal son lasresultantes de las tensiones normales y tangenciales que actúan en los puntos de la sección transversal (Fig. 2), los componentes del estado de esfuerzos pueden ser expresados mediante las siguientes ecuaciones (Ecuaciones Estáticas).

Ecs (3)

Fig. 2. Fuerzas que actúan sobre un área infinitesimal dA expresadas en función de los componentes de la tensión.

Distribución de Tensiones Normalesen la Sección Transversal de un
Elemento Sometido a Carga Axial Pura

Un miembro en tracción puede fallar por:
* Deformación excesiva (cedencia bajo cargas gravitatorias).
* Fractura.
La falla por deformación excesiva puede ser prevenida (para cargas gravitatorias) limitando el nivel de esfuerzo sobre el área gruesa de la sección a un valor menor que el esfuerzo de cedencia delmaterial. Para la cedencia sobre la sección gruesa, la resistencia nominal es:
Nn = Fy Ag
 
La fractura se puede ser prevenir limitando el nivel de esfuerzo sobre la sección neta a un valor menor que la resistencia de agotamiento a tracción. Para la fractura sobre la sección neta, la resistencia nominal es:
Nn = Fu An

Existen muchos problemas prácticos en los cuales los esfuerzos internos sobre unplano definido por un corte imaginario a través de la sección transversal del sólido, constan solamente de la fuerza axial N. Como ejemplo, se pueden mencionar a elementos que forman un enrejado, un tirante o puntal y cables.
La fuerza axial N, que es normal a la superficie cortada y actúa sobre el eje longitudinal del sólido que se define como el lugar geométrico de los centros de gravedad de...