CONCEPTO DE ESFUERZO
Definición 1: Esfuerzo es la resistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que está hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F): Definición 2:Es el empleo enérgico de la fuerza física contra algún impulso o resistencia o
empleo enérgico del vigor o actividad del ánimo para conseguir algo venciendo dificultades.
Esfuerzo = fuerza / área = F / A (4) En algunos casos, como en el esfuerzo normal directo, la fuerza aplicada se reparte uniformemente en la totalidad de la sección transversal del miembro; en estos casos el esfuerzo puede calcularse con la simple división de la fuerza total por el área de la parte que resiste la fuerza, y el nivel del esfuerzo será el mismo en un punto cualquiera de una sección transversal cualquiera. En otros casos, como en el esfuerzo debido a flexión, el esfuerzo variará en los distintos lugares de la misma sección transversal, entonces el nivel de esfuerzo se considera en un punto. Dependiendo de la forma cómo actúen las fuerzas externas, los esfuerzos y deformaciones producidos pueden ser axiales, biaxiales, triaxiales, por flexión, por torsión, o combinados.
Esfuerzo normal
Definición Dada una sección transversal al eje longitudinal de una viga o pilar pilar el el esfuerzo normal es la fuerza resultante de las tensiones normales que actúan sobre dicha superficie. Si consideramos consideramos un sistema de coordenadas cartesianas en que el eje X esté alineado con el eje recto de la viga, y los ejes Y y Z estén alineados con las direcciones principales de inercia de la sección el tensor de tensiones([T] tensiones([T] xyz ) y el esfuerzo normal (N ( N x ) vienen dados por:
Dimensionado de piezas El dimensionado de piezas mecánicas, usualmente vigas, pilares, barras, ejes y similares sometidos a esfuerzos normales se refiere al cálculo de la sección transversal mínima para asegurar que dicho elemento tiene una resistencia adecuada frente a los esfuerzos normales. actuantes en la pieza. El dimensionado es totalmente diferente si la pieza está traccionada o comprimida. El dimensionado de piezas sometidas en todas sus secciones a esfuerzos normales de tracción es muy simple y se reduce a asegurar que el área transversal sea suficientemente suficientemente grande para
que las tensiones se repartan sobre un área suficientemente grande. En este caso, usualmente se emplea la fórmula para el área mínima dada por el principio de Saint-Venant:
Donde: es el área mínima de la sección crítica o sección con mayores tensiones. es el esfuerzo normal sobre la sección crítica. es la tensión admisible requerida para un diseño seguro, que dependerá tanto del material de la pieza como del nivel de seguridad requerido. En el caso de piezas sometidas a esfuerzos normales de compresión el área mínima es substancialmente mayor ya que en ese caso debe tenerse en cuenta los efectos del pandeo, que obligan a considerar secciones mucho más grandes.
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 prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar . Se designa variadamente como T , V o Q Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión cortante. Para una pieza prismática se relaciona con la tensión cortante mediante la relación:
esfuerzo cortante horizontal : Esfuerzo cortante que se desarrolla a lo largo de un elemento estructural que es sometido a cargas transversales, que es igual al esfuerzo cortante vertical en ese mismo punto. También llamado esfuerzo cortante longitudinal.
esfuerzo cortante longitudinal : Esfuerzo cortante que se desarrolla a lo largo de un elemento estructural que es sometido a cargas transversales, que es igual al esfuerzo cortante vertical en ese mismo punto. También llamado esfuerzo cortante horizontal. esfuerzo cortante vertical : Esfuerzo cortante que se desarrolla a lo largo de la sección transversal de un elemento estructural para resistir la cortante transversal.
esfuerzo cortante de punzonamiento : Esfuerzo cortante elevado, debido a la reacción de la fuerza que desarrolla un pilar sobre una losa de hormigón armado.
Tensión cortante
Fig 1. Esquema del esfuerzo cortante.
La tensión
cortante o tensión de corte es
aquella que, fijado un plano, actúa tangente al mismo.
Se suele representar con la letra griega tau (Fig 1). En piezas prismáticas, las tensiones cortantes aparecen en caso de aplicación de un esfuerzo cortante o bien de un momento torsor .1 2 En piezas alargadas, como vigas y pilares, el plano de referencia suele ser un paralelo a la sección transversal (i.e., uno perpendicular al eje longitudinal). A diferencia del esfuerzo normal, es más difícil de apreciar en las vigas ya que su efecto es menos evidente.
