UNIDAD 2

UNIDAD 2

1. CONCEPTO DE ESFUERZO

   • Los esfuerzos ocurren en todas las estructuras sujetas a cargas.
   • ESFUERZOS EN LOS ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA
     • Esfuerzo axial: En la sección precedente se encontraron fuerzas en elementos individuales. Este es el primer paso necesario en el análisis de una estructura.
       • Se empleará un signo positivo para indicar un esfuerzo de tensión (el elemento a tensión) y un signo negativo para indicar un esfuerzo compresivo (el elemento a compresión).
     • ESFUERZO CORTANTE: Un tipo muy diferente de esfuerzo se obtiene cuando se aplican fuerzas transversales P y P' a un elemento AB. Al efectuar un corte en C entre los puntos de aplicación de las dos fuerzas, obtenemos el diagrama de la porción AC. Se concluye que deben existir fuerzas internas en el plano de la sección, y que su resultante es igual a P.
     • ESFUERZO DE APOYO EN CONEXIONES:Los pernos, pasadores y remaches crean esfuerzos a lo largo de la superficie de apoyo de las superficies de contacto en los elementos que conectan.
     • APLICACIÓN AL ANÁLISIS Y AL DISEÑO DE ESTRUCTURAS SENCILLAS: Ahora se está en posibilidad de determinar los esfuerzos en los elementos y conexiones de varias estructuras bidimensionales sencillas y, por lo tanto, de diseñar tales estructuras.
     • MÉTODO PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS: En los Problemas modelo a lo largo de este texto se utiliza un enfoque de cuatro pasos para resolver problemas, que se conoce como metodología EMARP (de Estrategia, Modelar, Analizar, Revisar y Pensar)
   • ESFUERZOS EN UN PLANO OBLICUO BAJO CARGA AXIAL
     • En las secciones precedentes se encontró que las fuerzas axiales ejercidas en un elemento de dos fuerzas causan esfuerzos normales en ese elemento, mientras que también se encontró que las fuerzas transversales ejercidas sobre pernos y pasadores causan esfuerzos cortantes en esas conexiones.
   • ESFUERZOS BAJO CONDICIONES GENERALES DE CARGA. COMPONENTES DEL ESFUERZO
     • Los ejemplos de las secciones previas estuvieron restringidos a elementos bajo carga axial y a conexiones bajo carga transversal. La mayoría de los elementos estructurales y de los componentes de maquinaria se encuentran bajo condiciones de carga más complicadas.
   • CONSIDERACIONES DE DISEÑO
     • En las aplicaciones de ingeniería, la determinación de esfuerzos rara vez es un fin en sí misma. Al contrario, el conocimiento de los esfuerzos lo emplean los ingenieros como un apoyo a su tarea más importante: el diseño de estructuras y máquinas que puedan desempeñar una tarea específica en forma segura y económica.
       • Determinación de la resistencia última de un material
       • Carga permisible y esfuerzo permisible: factor de seguridad
       • Selección del factor de seguridad
         • 1. Variaciones que pueden ocurrir en las propiedades del elemento. 2. Número de cargas que puedan esperarse durante la vida de la estructura o máquina. 3. Tipo de cargas que se han planeado para el diseño, o que puedan ocurrir en el futuro. 4. Tipo de falla. 5. Incertidumbre debida a los métodos de análisis. 6. Deterioro que pueda ocurrir en el futuro por mantenimiento incorrecto o por causas naturales inevitables. 7. Importancia de un elemento dado a la integridad de la estructura completa.
       • Diseño por carga y factor de resistencia

2. ESFUERZO Y DEFORMACIÓN: CARGA AXIAL

   • INTRODUCCIÓN AL ESFUERZO Y LA DEFORMACIÓN
     • DEFORMACIÓN NORMAL BAJO CARGA AXIAL:Considere una varilla BC, de longitud L y con un área uniforme de sección transversal A que está suspendida en B. Si se aplica una carga P al extremo C, la varilla se alargará. Al graficar la magnitud P de la carga contra el alargamiento total δ (letra griega delta), se obtiene un determinado diagrama de carga-deformación.
     • Diagrama esfuerzo-deformación
       • • Ensayo de tensión: Para obtener el diagrama de esfuerzo-deformación de un material, se lleva a cabo un ensayo de tensión sobre una probeta del material.
       • • Ensayo de compresión: Si una probeta de material dúctil se cargara a compresión en lugar de a tensión, la curva de esfuerzo-deformación sería esencialmente la misma a lo largo de su porción inicial en línea recta y del comienzo de la porción correspondiente a la cedencia y al endurecimiento por deformación.
     • ESFUERZO Y DEFORMACIÓN VERDADEROS: Como el área de la sección transversal de la probeta disminuye cuando aumenta P, el esfuerzo graficado en estos diagramas no representa el esfuerzo real en la probeta
     • Ley de Hooke; módulo de elasticidad
       • • Módulo de elasticidad: La mayor parte de las estructuras de ingeniería se diseñan para sufrir deformaciones relativamente pequeñas, que involucran solo la parte recta del diagrama de esfuerzo-deformación correspondiente.
       • • Materiales compuestos reforzados con fibras: Una clase importante de materia-les anisotrópicos está formada por los materiales compuestos reforzados con fibras.
     • Comportamiento elástico contra comportamiento plástico de un material
       • Si las deformaciones causadas en una probeta por la aplicación de una carga dada desaparecen cuando se retira la carga, se dice que el material se comporta elásticamente.
     • CARGAS REPETIDAS Y FATIGA
       • Podría concluirse que una carga dada puede repetirse muchas veces, siempre y cuando los esfuerzos permanezcan dentro del rango elástico.
     • DEFORMACIONES DE ELEMENTOS SOMETIDOS A CARGA AXIAL
       • Considere una varilla homogénea BC de longitud L y sección transversal uniforme de área A sujeta a una carga axial céntrica P. Si el esfuerzo axial resultante σ = P/A no excede el límite de proporcionalidad del material, se aplica la ley de Hooke

3. COLUMNAS

   • El puente peatonal curvo se sostiene mediante una serie de columnas. En este capítulo se estudiará el análisis y el diseño de elementos que soportan cargas axiales de compresión.
   • ESTABILIDAD DE ESTRUCTURAS
     • Considere el diseño de una columna AB de longitud L, para soportar una carga P. La columna tiene sus dos extremos articulados y P es una carga axial céntrica.
   • FÓRMULA DE EULER PARA COLUMNAS ARTICULADAS EN LOS EXTREMOS
     • Si P > Pcr la menor falta de alineación o perturba-ción provocará que la columna se pandee en una forma curva
   • FÓRMULA DE EULER PARA COLUMNAS CON OTRAS CONDICIONES EN LOS EXTREMOS
     • La fórmula de Euler se dedujo en la sección precedente para una columna arti-culada en ambos extremos. Ahora se determinará la carga crítica Pcr para columnas con otras condiciones en los extremos

4. CREADO POR: JESSICA CAMUAN LOPEZ

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