ESFUERZO

ESFUERZO

A partir de la figura 1.8, la fuerza por unidad de área se llama esfuerzo y se denota mediante la letra griega σ (sigma).El esfuerzo en un elemento con área transversal A sometido a una carga axial P se obtiene al dividir la magnitud P de la carga por el área A. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
3. La distribu-ción real de los esfuerzos en cualquier sección dada es estáticamente indeterminada. Para saber más acerca de esta distribución, es necesario considerar las deformaciones que resultan del modo particular de la aplicación de las cargas en los extremos de la varilla. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
  1. En la práctica, se supondrá que la distribución de los esfuerzos normales en un elemento cargado axialmente es uniforme, excepto en la vecindad inmediata de los puntos de aplicación de las cargas. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
    1. Sin embargo, note que cuando se supone una distribución uniforme de los esfuerzos en la sección, la estática elemen-tal† indica que la resultante P de las fuerzas internas debe aplicarse en el centroide C de la sección (figura 1.11). Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
  2. Esto significa que una distribución uniforme del esfuerzo es posible sólo si la línea de acción de las cargas concentradas P y P′ pasa a través del centroide de la sección considerada (figura 1.12). Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
4. Unidades asociadas con los esfuerzos:
  2. Cuando se utilizan las unidades de uso común en Estados Unidos, la fuerza P suele expresarse en libras (lb) o kilolibras (kip), y el área transversal A en pulgadas cuadradas (pulg2). Así, el esfuerzo σ se expresa en libras por pulgada cuadrada (psi) o en kilolibras por pulgada cuadrada (ksi). Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
RELACIÓN ENTRE FUERZA, ESFUERZO Y DEFORMACIÓN EN LA DETERMINACIÓN DEL FACTOR SEGURIDAD EN ELEMENTOS MECÁNICOS SIMPLES BAJO CARGA ESTÁTICA
1. Carga y esfuerzo permisibles: Factor de seguridad
  1. La máxima carga que puede soportar un elemento estructural o un componente de maquinaria en condiciones normales de uso es considerablemente más pequeña que la carga última. Esta carga más pequeña se conoce como la carga permisible (a veces llamada carga de trabajo o de diseño). Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
  2. Selección del factor de seguridad, consideraciones:
    1. 1. Las variaciones que pueden ocurrir en las propiedades del elemento. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
    2. 2. El número de cargas que puedan esperarse durante la vida de la estructura o máquina. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
    3. 3. El tipo de cargas que se han planeado para el diseño, o que puedan ocurrir en el futuro. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
    4. 4. El tipo de falla. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
    5. 5. La incertidumbre debida a los métodos de análisis. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
    6. 6. El deterioro que puede ocurrir en el futuro por mantenimiento incorrecto o por causas naturales inevitables. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
    7. 7. La importancia de un elemento dado para la integridad de la estructura completa. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
2. Diseño por carga y factor de resistencia
  1. El diseño por carga y factor de resistencia (DCFR), permite al ingeniero distinguir entre las incertidumbres asociadas con la estructura y aquéllas asociadas con la carga. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
Esfuerzo cortante
3. Por lo general, los esfuerzos cortantes se encuentran en pernos, pasadores y remaches utilizados para conectar diversos elementos estructurales y componentes de máquinas (foto 1.3). Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
  2. De acuerdo con la ecuación (1.8), el esfuerzo cortante promedio en la sección se obtiene al dividir el cortante P = F entre el área A de la sección transversal:
4. Esfuerzo cortante promedio
Esfuerzo de aplastamiento en conexiones
1. Los pernos, pasadores y remaches crean esfuerzos a lo largo de la superficie de aplas-tamiento o superficie de contacto en los elementos que conectan. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
  2. El diámetro del perno, el esfuerzo de aplastamiento se define como:
CARGA AXIAL
1. Las fuerzas axiales causan esfuerzos tanto normales como cortantes en planos que no son perpendiculares al eje del elemento. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
2. ESTABILIDAD DE ESTRUCTURAS
  1. El análisis del comportamiento de una columna se ha basado en la hipótesis de una carga céntrica perfectamente alineada. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
  6. La cantidad L/r es la relación de esbeltez de la columna. El valor mínimo del radio de giro r debe usarse para obtener la relación de esbeltez y el esfuerzo crítico de la columna. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
    1. 1. La ecuación (10.13) muestra que el esfuerzo crítico es proporcional al módulo de elasticidad del material e inversamente proporcional al cuadrado de la relación de esbeltez de la columna.Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
        El análisis del comportamiento de una columna se ha basado en la hipótesis de una carga céntrica perfectamente alineada. En la práctica, este caso es raro por lo que en la sección 10.2 se tendrá en cuenta el efecto de la excentricidad de la carga. Este método conduce a una transición más suave de la falla por pandeo de columnas largas y delgadas a la falla por compresión en columnas cortas y gruesas. También dará una visión más realista entre la relación de esbeltez de una columna y la carga que la hace fallar. Beer, F., Johnston, E., De Wolf, J. y Mazurek, D. (2017).
  7. Fórmula de Euler para columnas articuladas en los extremos:
3. Deformaciones de elementos bajo carga axial
  1. Si el esfuerzo axial resultante σ = P/A no excede el límite de proporcionalidad del material, se cumple la ley de Hooke y:
  2. Deformación de la varilla entera es:
  3. Deformación de un elemento de longitud dx es:
  4. Deformación total δ del elemento se obtiene al integrar esta expresión sobre la longitud L del elemento:
Esfuerzos en una sección oblicua
1. Se denota con θ y el área de la sección perpendicular al eje del elemento se escribe como A0, el esfuerzo normal σ y el esfuerzo cortante τ sobre la sección oblicua son:

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