REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSIÓN PORLAMAR

Autor: Evelio José Vásquez Cedeño

CI: 16.930.988

Prof: Julián Carneiro

Porlamar, Mayo 2013

Las industrias son los principales consumidores en el país. Es por ello que el

uso de materia prima calificada es de gran importancia, ya que son utilizados

para la fabricación de sus productos. Entre las industrias mas importantes son

las siderúrgicas que son los encargados de la fabricación de los diferentes

metales. La vida de estas empresas se deben a la mayor calidad de sus

productos, debido a la resistencia a esfuerzos y deformaciones. Es por tal motivo

que para conocer mas a fondo las propiedades de estos metales hablaremos de

los es fuerzo y deformaciones a que son sometidos y los tipos de torsión mas

comunes como también la flexión del metal

Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se

distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de

área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es un parámetro que permite comparar

la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de referencia.

ζ = P/A

Dónde: P≡ Fuerza axial;

A≡ Área de la sección transversal.

Cabe destacar que la fuerza empleada en la ec. 1 debe ser perpendicular al área

analizada y aplicada en el centroide del área para así tener un valor de σ constante que se

distribuye uniformemente en el área aplicada. La ec. 1 no es válida para los otros tipos de

fuerzas internas1; existe otro tipo de ecuación que determine el esfuerzo para las otras

fuerzas, ya que los esfuerzos se distribuyen de otra forma.

El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistema

internacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el área en metros cuadrados (m2), el

esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad espequeña por lo que se emplean

múltiplos como él es el kilopascal (kPa), megapascal (MPa) o gigapascal (GPa). En el

sistema americano, la fuerza es en libras y el área en pulgadas cuadradas, así el esfuerzo

queda en libras sobre pulgadas cuadradas (psi). Particularmente en Venezuela la unidad

más empleada es el kgf/cm2 para denotar los valores relacionados con el esfuerzo.

La curva usual Esfuerzo - Deformación (llamada también convencional,

tecnológica, de ingeniería o nominal), expresa tanto el esfuerzo como la deformación en

términos de las dimensiones originales de la probeta, un procedimiento muy útil cuando se

está interesado en determinar los datos de resistencia y ductilidad para propósito de diseño

en ingeniería.

Para conocer las propiedades de los materiales, se efectúan ensayos para medir su

comportamiento en distintas situaciones. Estos ensayos se clasifican en destructivos y no

destructivos. Dentro de los ensayos destructivos, el más importante es el ensayo de

tracción. La curva Esfuerzo real - Deformación real (denominada frecuentemente, curva de

fluencia, ya que proporciona el esfuerzo necesario para que el metal fluya plásticamente

hacia cualquier deformación dada), muestra realmente lo que sucede en el material.

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

perpendiculares (normales) a la sección transversal de un prisma mecánico. Este tipo de

solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión normal.

Dada una sección transversal al eje longitudinal de una viga o pilar el esfuerzo normal es

la fuerza resultante de las tensiones normales que actúan sobre dicha superficie. Si

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] xyz) y el esfuerzo normal (Nx) vienen

dados por:

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

Se define como la relación entre la fuerza y el área a través de la cual se produce el

deslizamiento, donde la fuerza es paralela al área. El esfuerzo cortante (η) se calcula como

Esfuerzo cortante = fuerza / área donde se produce el deslizamiento

η = F / A

Dónde:

η: es el esfuerzo cortante

F: es la fuerza que produce el esfuerzo cortante

A: es el área sometida a esfuerzo cortante

La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o

analizar una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el

propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia. El análisis de las

deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las

cargas aplicadas.1 Fuerza cortante, momento flector y momento torsor.

Una barra sometida a una fuerza axial de tracción aumentara su longitud inicial; se

puede observar que bajo la misma carga pero con una longitud mayor este aumento o

alargamiento se incrementará también. Por ello definir la

deformación (ε) como el cociente entre el alargamiento δ y la longitud inicial L, indica que

sobre la barra la deformación es la misma porque si aumenta L también aumentaría δ.

Matemáticamente la deformación sería:

ε = δ/L

(Ec. 2)

Es aquella debida a la aplicación de una carga axial F y se basa en la ley de Hooke.

δ=Alargamiento

ε= Deformación o alargamiento unitario

Cuando un objeto se somete a fuerzas externas, sufre cambios de tamaño o de forma, o de

ambos. Esos cambios dependen del arreglo de los átomos y su enlace en el material.

Cuando un peso jala y estira a otro y cuando se le quita este peso y regresa a su tamaño

normal decimos que es un cuerpo elástico.

Elasticidad: Propiedad de cambiar de forma cuando actúa una fuerza de deformación sobre

un objeto, y el objeto regresa a su forma original cuando cesa la deformación.

En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento

sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como

pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las

otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas.

La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la

pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En

lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él (ver torsión

geométrica.

Torsión uniforme (Torsión pura o de Saint Venant): en este tipo de torsión las secciones

no alabean y si lo hacen es el mismo en todas las secciones transversales. Las únicas

tensiones que se generan en la barra son tensiones tangenciales.

Torsión no uniforme (Torsión por alabeo): la sección debe alabear. Si en alguna sección

de la barra (por ejemplo en el apoyo) está restringido el alabeo ó el momento torsor no es

constante a lo largo de la barra; entonces el alabeo de las secciones de la barra no es el

mismo y se producen deformaciones relativas en sentido longitudinal (cambia la distancia

entre puntos correspondientes de dos secciones que no alabean lo mismo) por lo que

aparecen tensiones normales y las correspondientes tensiones tangenciales que son

adicionales a las de Saint Venant.

Torsión mixta: en una viga sometida a torsión, el momento externo en una sección es

equilibrado por las tensiones originadas por la torsión pura y las originadas por la torsión

no uniforme. Las primeras están presentes siempre y las segundas cuando la forma

seccional alabea y, o bien existe alguna restricción al alabeo en alguna sección o el

momento torsor es variable a lo largo de la viga. Cuando existen los dos tipos de torsión

decimos que hay torsión mixta.

se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado

en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando

una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están

diseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se

extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas.

El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de

puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en

ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la

flexión se denomina momento flector.

Se dice que la Flexión es Simple cuando la deformada del eje de la barra es una curva contenida en el plano de las solicitaciones. Si el plano de las solicitaciones pasa por uno de los ejes principales de inercia de la sección transversal, entonces la Flexión se denomina Simple ó Plana.

La Flexión Compuesta ocurre, como ya seseñalo, cuando adicionalmente al MomentoFlector existe un Esfuerzo Normal actuante enla Sección.

Para concluir es de gran importancia de conocer y manejar estas

definiciones de forma clara. Ya que como ingenieros debemos conocer las

propiedades como la resistencia en cuanto a su torsión y flexión . Que nos

servirá en un el futuro para las fabricación de los diferentes implementos.