FUNDAMENTOS DE RESITENCIA DE MATERIALES

1.1 Carga, esfuerzo, deformación longitudinal

Carga.

Es la fuerza exterior que actúa sobre un cuerpo.

Tipos de carga:

Carga estática. Se aplica gradualmente desde en valor inicial cero hasta su máximo valor.

Carga dinámica. Se aplica a una velocidad determinada. Pueden ser: Carga súbita, cuando el valor máximo se aplica instantáneamente; Carga de choque libre, cuando está producida por la caída de un cuerpo sobre un elemento resistente y Carga de choque forzado, cuando una fuerza obliga a dos masas que han colisionado a seguir deformándose después del choque.

El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El esfuerzo se define en términos de fuerza por unidad de área. Existen tres clases básicas de esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones del corte transversal de una pieza antes de la aplicación de la carga, que usualmente se llaman dimensiones originales.

Esfuerzo

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.

σ = P/A

Dónde: P= Fuerza axial;

A= Área de la sección transversal.

Deformación

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.

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 deformación es la misma porque si aumenta L también aumentaría δ. Matemáticamente la deformación sería:

ε = δ/L

Al observar la ecuación anterior se obtiene que la deformación es un valor adimensional siendo el orden de magnitud en los casos del análisis estructural alrededor de 0,0012, lo cual es un valor pequeño (Beer y Johnston, 1993; Popov, 1996; Singer y Pytel, 1982).

Tipos de esfuerzos

Existen dos tipos de esfuerzos fundamentales:

•Esfuerzo normal (axial): son esfuerzos paralelos al eje del elemento, pueden ser de compresión o de tracción o de ambos en simultáneo (flexión).

•Esfuerzo tangencial (cortante): son esfuerzos perpendiculares al eje del elemento, que tienden

a desplazar una porción del elemento respecto del otro.

1.2 Fuerzas axiales, normales y momento flexionante

Una fuerza axial es una fuerza que actúa directamente sobre el centro axial de un objeto en la dirección del eje longitudinal. Estas fuerzas pueden ser de compresión o de tensión, dependiendo de la dirección de la fuerza. Cuándo una fuerza axial actúa a lo largo del eje longitudinal y este eje pasa por el centro geométrico del objeto, será además una fuerza concéntrica; en caso contrario será un fuerza excéntrica. Las fuerzas perpendiculares al eje longitudinal del objeto se denominan normalmente como fuerzas verticales.

Fuerza normal

La fuerza normal (o N) se define como la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado sobre la misma. Ésta es de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario a la fuerza ejercida por el cuerpo sobre la superficie.

Momento flexionante es lo que se genera al aplicar un par de fuerzas sobre algún elemento, ya sea viga o losa, y produce una flexión en el mismo elemento, pudiendo ser esta flexión negativa o positiva, es decir toma una regla de plástico entre tus manos por las orillas y aplica un peso en el centro, la deformación que se genera es el resultado del momento flexionate

1.3 Representaciones esquemáticas de soportes y apoyos

El sistema de apoyos de una estructura debe permitir un correcto funcionamiento de todos sus elementos, transmitiendo las cargas necesarias y permitiendo los movimientos esperados. Freyssinet ofrece a los arquitectos, promotores y oficinas de proyectos un amplio rango de soluciones adaptables en una gran variedad de situaciones y estructuras.

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