Objetivo. El alumno determinará la resistencia al esfuerzo cortante directo direct o de especímenes de prueba. Hipótesis: Comprobar la validez de la fórmula de corte simple y doble.
Introducción Comportamiento Comportamiento de los materiales bajo el esfuerzo cortante. Un esfuerzo de corte es aquel que actúa paralelamente a un plano, para distinguirlo de los esfuerzos tensivos y compresivos que actúan normalmente a un plano. Las cargas que p roducen las condiciones d corte de interés principal en el ensaye de materiales son las siguientes: Las resultantes de fuerzas paralelas, pero opuestas, actúan a través de los centroides de secciones espaciadas a distancias in!nitesimales" entre s#. $s concebible en tales casos que los esfuerzos de corte sobre las secciones sean uniformes y e%ista un estado de corte directo puro. $s posible acercarse a esta condici&n, pero nunca alcanzarla pr'cticamente.
Las fuerzas opuestas aplicadas son paralelas, actúan normalmente normalmente a un eje longitudinal del cuerpo, pero est'n espaciadas a distancias !nitas entre s#. $ntonces, adem's de los esfuerzos cortantes producidos, se establecen esfuerzos (e%ionantes. $n el caso de una viga rectangular sometida a cargas transversales, los esfuerzos cortantes sobre cualquier secci&n transversal var#an en intensidad desde cero en las super!cies superiores e inferiores de la viga )asta un m'%imo en el eje neutro.
Las fuerzas aplicadas son paralelas u opuestas, pero no yacen en un plano que contenga el eje longitudinal del cuerpo* aqu# se establece un par que produce una torsi&n alrededor de un eje longitudinal. longitudin al. $sta acci&n torcente de una secci&n de un cuerpo con respecto a una secci&n contigua es denominada torsi&n.
Los esfuerzos cortantes de torsi&n sobre secciones transversales circulares var#an desde cero en el eje de torsi&n )asta un m'%imo en las !bras e%tremas. +i no presenta (e%i&n alguna, e%iste esfuerzo de corte puro". $n cualquier punto de un cuerpo esforzado, los esfuerzos corte en cualquiera de dos direcciones mutuamente mutuament e perpendiculares son iguales en magnitud. +i sobre algún para de planos en el punto, solamente esfuerzos de corte actúan, el material en ese punto se dice que est' e corte puro". puro ". $stos cortes son mayores que aquellos sobre cualquier otro plano a través del punto. La condici&n de corte puro la cual representa un bloque dado elemental sobre el cual los esfuerzos est'n uniformemente distribuidos. +obre todos los planos inclinados con respecto a los planos de corte m'%imo, esfuerzos tensivo o compresivos actúan* y sobre planos mutuamente perpendiculares perpendiculares a - con los planos de corte m'%imo, los esfuerzos normales son iguales en magnitud a los m'%imos esfuerzos de corte. $l corte inversamente puro es inducido por esfuerzos normales y opuestos iguales
La compresi&n secundaria resultante del corte puro primario en placas delgadas pueda causa (ambeo de corte. La representaci&n del estado de esfuerzo inducido por el corte puro por medio del c#rculo de /o)r. +i un cuerpo es sometido a un esfuerzo tensivo o compresivo que actué solamente en una direcci&n, los esfuerzos cortantes a - correspondientes tienen la mitad de la magnitud del esfuerzo directo aplicado. $n general, los m'%imos esfuerzos de corte equivalen a la mitad de la diferencia entre los esfuerzos principales m'%imo y m#nimo y actúan sobre planos inclinados a - con estos esfuerzos. La deformaci&n que acompa0a al corte puede considerarse que proviene de esfuerzo de las delgadas tiras paralelas de un cuerpo por deslizarse una sobre otra. La deformaci&n por corte, o detrusi&n" es una funci&n del cambio de 'ngulo entre los lados adyacentes de un bloque elemental al distorsionarse bajo esfuerzos cortantes. $l cambio total de 'ngulo se representa m's convenientemente por medio de un diagrama en el cual puede advertirse que la deformaci&n por corte es la tangente de la distorsi&n angular. +in embargo, dentro del rango de la resistencia el'stica de los materiales usados para la construcci&n se e%presa en radianes. 1or lo que respecta a los problemas pr'cticos del ensaye, las relaciones entre esfuerzo y deformaci&n por corte son de interés, principalmente en cone%i&n con la carga torsionante. $n la teor#a común de la torsi&n, se asume que las secciones planas permanecen as# después de la torsi&n. La secci&n circular es la única que se ajusta a esta condici&n, de a)# que la teor#a de la torsi&n no sea satisfactoriamente aplicable a otras secciones que no sean de forma circular. +in embargo, en los c'lculos pr'cticos para secciones no circulares, los resultados de la teor#a de la torsi&n simple frecuentemente se usan en combinaci&n con factores de correcci&n adecuados. La falla bajo el esfuerzo de corte. +i la resistencia de un material la tensi&n es menor que su resistencia al corte, entonces la falla bajo una carga de corte, ocurre por la separaci&n 2tensional3 a lo largo de un plano que esté a - con el plano de corte m'%imo. 4ajo carga torsionante, ésta resulta una fractura con super!cie )elicoidal. La relaci&n entre la resistencia al corte y la resistencia a la tensi&n parece variar desde quiz' 5.6 para los metales dúctiles )asta valores de apro%imadamente 7.7 o 7.8 para los quebradizos como el )ierro fundido. La resistencia el'stica al corte de los aceros dúctiles y semidúctiles parece estar muy cerca de 5.9 de la resistencia el'stica de la tensi&n. bjetivo y aplicabilidad de los ensayos de corte. Los tipos de ensayos de corte de uso común son el ensayo de corte directo y el ensayo de torsi&n. $n ciertos casos, las propiedades del corte se evalúan por métodos indirectos. $n el ensayo de corte directo ocasionalmente llamado ensayo d corte transversal usualmente se procede a sujetar (e%ionantes se minimicen a través del plano a lo largo del cual indicaci&n de la resistencia al esfuerzo que puede esperarse en remac)es, pernos de palanca, bloques, bloques de madera, etc., +in embargo, debido ala (e%i&n o la fricci&n entre las partes de la )erramienta o a ambas, da una apro%imaci&n de los valores correctos de la resistencia al corte. Los resultados de esa prueba dependen en un grado considerable de la dureza y el !jo de los bordes de las placas endurecidas que descasan sobre la probeta. $l ensayo de corte transversal posee la limitaci&n adicional de ser completamente inútil para la determinaci&n de la resistencia el'stica o del m&dulo de rigidez debido a la imposibilidad de medir las deformaciones. $l ensayo de corte directo
1ara el ensayo de corte directo de metales, usualmente se corta una barra en algún dispositivo que apriete una porci&n de la probeta mientras que la restante es sometida a carga por medio de dados adecuados. $n la )erramienta cortante de tipo ;o)nson, se usa una barra de secci&n rectangular apro%imadamente d 7 por < pl. o una varilla cil#ndrica de apro%imadamente 7 pl. de di'metro. Los dados y la )erramienta de carga se )acen de acero templado para )erramientas a!ladas. 1ara placas met'licas se usa un dispositivo de punz&n redondo ocasionalmente. $n algunos ensayos de acero se usa una probeta ranurada. Los ensayos de corte directo ordinariamente se )acen en m'quinas de ensaye de compresi&n o tensi&n.
ateriales: /arco de carga Calibrador =ccesorios para la prueba de cortante /uestras de varilla lisa o corrugada laminada en caliente de diferentes di'metros
!rocedimiento: 73 >etermine el 'rea promedio de la secci&n transversal en las probetas a utilizar. <3 ?ije la probeta en el dispositivo de corte sencillo de tal forma que este se produzca, aplicando la carga a velocidad baja )asta llegar a la ruptura. >urante la realizaci&n de la prueba observe si )ay o no zonas donde se presente la (uencia.
83 $n la misma forma proceda a colocar la probeta para producir un corte doble.
3 @epita los pasos < y 8 para los dem's espec#menes de prueba.
"esultados: $spécimen
>i'metro 2cm3 Area 2cm<3
Carga m'%ima 2Bgf3
$sfuerzo 2Bgfcm<3
Dipo de corte
# $%& 01 C $%& 21
'.()*) ,.*+ '.()*) ,.*+
*+$' )*&' )&,' ,'&('
$&$,.' ,)+.& $'(.&+ *&+.'
/imple /imple 2oble 2oble
'.+,*,.*-+ '.+,*,.*-+
3ormulas: Esfuerzo simple
=
Carga Area
Esfuerzo doble
=
Carga ( Area ) 2
Conclusiones: Una vez terminada la prueba que se le )izo a la varilla evidentemente nos pudimos dar cuenta que entre la varillas del mismo di'metro en la parte de cargas una 2C3 fue casi el doble respecto de la otra2=3, a)ora bien esta duplicidad que se da es porque una fue sometida a corte simple 2=3 pero la otra a corte doble2C3, lo curioso es que en la secci&n de esfuerzos uno pensar#a que se presentar#a algo parecido como paso con la carga, pero esta vez no fue el doble pues el espécimen = tuvo un esfuerzo de 8687 Bgcm< y el espécimen C 85E Bgcm< esto quiere decir que es espécimen = tuvo m's trabajo que la otra, esto para las varilla de 86 pero para las de F la diferencia fue aún menor todav#a ya que es espécimen 4 que fue sometido a esfuerzo simple tuvo un esfuerzo de 7-G Bgcm< por su parte el espécimen > que tuvo corte doble alcanzo un esfuerzo de <6G Bgcm<. Como conclusi&n !nal respecto al comportamiento de los materiales probados uno puede deducir que a medida que el 'rea aumenta, el esfuerzo doble y simple va
teniendo menos diferencia, lo que comprueba la validez de la formula ya que el esfuerzo est' en funci&n del 'rea, mientras mas sea el 'rea menos ser' es esfuerzo y viceversa entre m's peque0a sea el 'rea mayor ser' el esfuerzo.
Cuestionario: ,. 4!or 5u6 se aplica la prueba de cortante a un acero de refuerzo o a un acero estructural7 1ara poder conocer la cantidad de carga que soporta un cuerpo antes de fracturarse
*. 26 ejemplos en los 5ue un acero de refuerzo o estructural trabaja al cortante simple.
un acero
1ernos y pasadores simples
$. 48u6 razones 9ay para aplicar la prueba de cortante doble7 1ara conocer el comportamiento del acero respecto del cortante simple
. 26 ejemplos en los 5ue un acero de refuerzo o estructural trabaja al cortante doble.
un acero
1asadores dobles y conectores dobles
). Cómo se sabe si la prueba fue realizada correctamente analizando la eometría del corte en la probeta al t6rmino del ensayo. 1orque una parte fue cortada y se ve el brillo del material después del corte pero otra simplemente fue empujada y sufri& una deformaci&n por la fuerza aplicada
-. 2escriba tres condiciones 5ue debe tener la 9erramienta de corte ;Cizalla<. Cizalla es la m'quina de obra que se utiliza para cortar metales. ?unciona de igual manera que una tijera común, s&lo que permite mayor potencia y precisi&n en el corte. 1uede ser: /anual: )erramienta que se utiliza para cortar papel, pl'stico y l'minas met'licas o de madera de poco espesor. $léctrica
+. 4!or 5u6 en la prueba de esfuerzo al cortante no se 9ace una rá=ca como en la prueba de tensión7 1orque e%iste un diagrama que describe perfectamente este fen&meno conocido como diagrama de corte
&. 4En 5u6 casos se aplica la prueba de esfuerzo cortante para materiales fráiles ;5uebradizos<7
$n casos en la que los materiales para los que la resistencia a la compresi&n es muy superior a la resistencia a la tracci&n, caso de los materiales cer'micos
(. 48u6 defectos de fabricación en el acero de refuerzo o en el acero estructural se pueden detectar al realizar esta prueba7 La cantidad de carbono utilizado en el material es algo en lo que r'pidamente se da cuenta la fallas de fabricaci&n pues si se utiliza muc)o carbono el material se quiebra radialmente.
,'. 42e 5u6 otra forma se puede determinar la resistencia al corte en una barra de acero7 Con la siguiente formula V R = V N F R
La resistencia de dise0o al cortante, V , de una viga o trabe de eje recto y secci&n transversal constante, de secci&n H, C o en caj&n es: R
0ibliorafía: )ttp:III.utp.edu.coJlvanegasdisHCap<.pdf )ttps:III.uclm.esprofesoradoporrasysorianoelementosDema57.pdf )ttp:III.academia.eduE5-E865resistenciaKdeKmaterialesMenaro
