ESFUERZOS QUE SOPORTAN LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN LAS ESTRUCTURAS Al construir una estructura se necesita tanto un diseño adecuado como unos elementos que sean capaces de soportar las fuerzas, cargas y acciones a las que va a estar sometida. Los tipos de esfuerzos que deben soportar los diferentes elementos de las estructuras son:
Tracción. Hace que se separen entre sí las distintas partículas partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se cuelga de una cadena una lámpara, la cadena queda sometida a un esfuerzo de tracción, tendiendo a aumentar su longitud.
Para ver el efecto de este esfuerzo pon el puntero sobre el dibujo.
Compresión. Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Cuando nos sentamos en una silla, sometemos a las patas a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura.
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Cizallamiento Cizallamiento o cortadura. Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares perpendiculares a la pieza, haciendo haciendo que que las partículas partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras. Al cortar con unas tijeras un papel estamos provocando que unas partículas tiendan a
deslizarse sobre otras. Los puntos sobre los que apoyan las vigas están sometidos a cizallamiento.
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Flexión. Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa. Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona. También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros o la barra donde se cuelgan las perchas en los armarios.
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Torsión. Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión los ejes, las manivelas y los cigüeñales.
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Las estructuras deben soportar diferentes tipos de fuerzas que actúan sobre los elementos que la componen. Estas fuerzas tienen distintos orígenes: 1. Debidas a su propio peso, ya que, en principio, toda estructura debe soportarse a sí misma.
2. Debidas al peso, movimiento o vibraciones de los elementos que componen el conjunto del sistema técnico. Por ejemplo, el cuadro de una bicicleta no debe deformarse cuando una persona suba a ella o cuando coja baches mientras circula. 3. Debidas a agentes externos al propio sistema técnico. Por ejemplo, el tejado de una casa no debería venirse abajo cuando se acumule nieve sobre él, o un puente no debe caerse por el efecto del viento, etc. Normalmente, cuando construímos una estructura lo hacemos para que ésta no se deforme cuando está trabajando. Hay, sin embargo, algunas estructuras que su trabajo lo ejercen deformándose y recuperando más tarde su forma original, pero esto es menos normal. Así, cuando construimos una grúa, esta no debe deformarse visiblemente al levantar las cargas, o cuando construímos una casa, ésta no debe caerse por la acción del viento. Cuando las estructuras resisten a la deformación se dice que tienen rigidez. Las fuerzas que actúan sobre los diferentes elementos de las mismas se denominan cargas. La fuerza que hace un elemento de la estructura para no ser deformado por las cargas se denomina esfuerzo . Dichos esfuerzos pueden ser: de tracción o tensión, cuando las cargas que actúan sobre la pieza tienden a estirarla, tal y como sucede, por ejemplo, con los cables de un puente colgante. de compresión, cuando las cargas que soporta la pieza tienden a aplastarla, como es el caso, por ejemplo, de las columnas. Este esfuerzo no puede ser soportado por los tirantes. de flexión, cuando las cargas que actúan sobre la pieza tienden a doblarla, como sucede con las vigas. de corte o cizalladura, cuando las cargas que soporta la pieza tienden a cortarla. Éste es el tipo de esfuerzo al que están sometidos los puntos de apoyo de las vigas. de torsión, cuando las cargas que soporta la pieza tienden a retorcerla. Este es el caso de los ejes, cigüeñales y manivelas. Prueba, haciendo clic sobre cada una de la imágenes siguientes, cómo tratan de deformar cada uno de las cargas a los perfiles. Dependiendo de su posición dentro de la estructura y del tipo de fuerzas que actúan sobre ellos, los elementos o piezas de las estructuras soportan diferentes tipos de esfuerzos. Dichos esfuerzos pueden ser: Esfuerzos que soportan las estructuras.
De traccción , cuando las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a estirarla, tal y como sucede, por
ejemplo, con los cables de un puente colgante.
De compresión, cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a aplastarla, como es el cas o, por ejemplo, de los pilares. De flexión, cuando las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a doblarla, como sucede con las vigas. De corte o cizalladura , cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a cortarla. Este es el tipo de esfuerzo al que están sometidos los puntos de apoyo de las vigas. De torsión, cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a retorcerla. Este es el caso de los ejes, los cigüeñales y las manivelas.
Tracción
Compresión
Flexión
Corte o cizalladura
Torsión
Esfuerzos en las estructuras Los elementos de una estructura deben de aguantar, además de su propio peso, otras fuerzas y cargas exteriores que actúan sobre ellos. Esto ocasiona la aparición de diferentes tipos de esfuerzos en los elementos estructurales, esfuerzos que estudiamos a continuación:
Tracción | Compresión | Flexión | Torsión | Cortadura
Tracción Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos.
Compresión Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Los pilares y columnas son ejemplo de elementos diseñados para resistir esfuerzos de compresión. Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo.
Flexión Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo. Ha este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de una estructura.
Torsión Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo. Es el caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla dentro de la cerradura.
Cortadura Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. El ejemplo más claro de cortadura lo representa la acción de cortar con unas tijeras.
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