Resistencia de los Materiales

Mg. Fabián Ortega

Ing. Civil Industrial

Concepto de esfuerzo

Sistema de Unidades básicas

Finalidad de la resistencia de materiales:

• Se ocupa del estudio de los efectos causados por la acción de cargas

externas que actúan sobre un sistema deformable

• Analiza las fuerzas internas inducidas en sus diferentes componentes

• Calcula las deformaciones correspondientes y las relaciones que

existen entre la acción de las cargas externas y las fuerzas internas

inducidas

• En base al análisis, toma decisiones acerca de los materiales a usar,

del tamaño y forma correcta de las piezas que componen un

sistema dado, o bien, concluye si una pieza es capaz de resistir un

sistema de cargas propuesto.

CONCEPTO DE ESFUERZO

Esfuerzo es la resistencia interna que ofrece un área unitaria de

material del que está fabricado un elemento, para una carga aplicada

externa.

Los esfuerzos pueden ser agrupados en dos familias, los esfuerzos

normales y los esfuerzos cortantes.

ESFUERZO NORMAL

El esfuerzo normal (esfuerzo axial) es el esfuerzo interno o resultante de las

tensiones perpendiculares (normales) a la sección transversal de un cuerpo.

Considerando una barra de sección

transversal uniforme sometida a la acción

de una carga axial Q, que pasa por su

centroide, se tiene:

Efectuando un corte en la sección M-N, se

hace visible la fuerza interna P que impide la

separación de la barra al ser solicitada por la

fuerza externa Q,

Para el esfuerzo normal debido a carga axial se define el esfuerzo de tracción y

compresión:

Debe mostrar todas las fuerzas externas que actúan sobre el

cuerpo. Es fundamental que el diagrama de cuerpo libre esté

correcto antes de aplicar la Segunda ley de Newton: Fext = ma

En estos diagramas, se escoge un objeto o cuerpo y se aísla,

reemplazando las cuerdas, superficies u otros elementos por

fuerzas representadas por flechas que indican sus respectivas

direcciones. También debe representarse la fuerza de gravedad y

las fuerzas de fricción.

Si intervienen varios cuerpos, se hace un diagrama de cada uno de

ellos, por separado.

Diagrama de cuerpo libre o diagrama

de cuerpo aislado:

Diagrama de cuerpo libre o diagrama de cuerpo aislado

Diagrama de cuerpo libre o diagrama de cuerpo aislado

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES

Una fuerza externa aplicada a un cuerpo, hace que éste se

deforme o cambie ligeramente de forma. También produce fuerzas

internas (esfuerzos) que actúan dentro del cuerpo. La mecánica de

sólidos es la ciencia que analiza los esfuerzos y las deformaciones

producidas por la aplicación de fuerzas externas.

Se necesita saber las acciones físicas que tienen lugar

dentro del cuerpo, por ello es necesario visualizar el esfuerzo y la

deformación que ocurren dentro del cuerpo

ESFUERZO

Es una función de las fuerzas internas en un cuerpo que se

producen por la aplicación de las cargas o fuerzas exteriores.

La mecánica de materiales es un estudio de la magnitud y

distribución de estas fuerzas internas.

Consideremos una barra simple sujeta a una fuerza axial P en cada

extremo

Una regla básica de estática es que si una estructura está en

equilibrio, cualquier porción de esta debe estar en equilibrio .

La suma de las cargas soportadas por cada fibra es igual a la carga

aplicada.

Esfuerzo: se define como la fuerza por unidad de área

donde:

σ = P/A σ = Esfuerzo en lb/plg2 o N/m2

P = carga aplicada en lb o N

A = área sobre la cual actúa la carga, en

plg2 o m2

ESFUERZO CORTANTE

El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el esfuerzo interno o resultante de las

tensiones paralelas a la sección transversal de un elemento mecánico.

Para formular el esfuerzo cortante se tiene:

Dependiendo la forma en que el esfuerzo cortante se distribuya, se pueden identificar el

esfuerzo cortante en función de las áreas resistentes al corte, como se detalla a

continuación.

Para analizar la influencia del esfuerzo cortante, y determinar si es corte doble o

simple, es necesario determinar cuales son las áreas que están soportando el efecto

de corte.