clase no 1 esfuerzo simple

Universidad José A. Páez.Materia: Resistencia de Materiales.

Clase No 1.Unidad I : Esfuerzos Simples en los Materiales.

“No son muertos los que yacen en las tumbas frías …

… Muertos son los que andan con sus almas frías y viven todavía”.

Prof. Daniel Gil´ Ady.

Prof. Ing. Alejandro F. Pocaterra B.

Resistencia de Materiales: 1.-¿Qué significa Resistencia de Materiales?Es el “estudio ampliado de las fuerzas que se inició en “Mecánica Racional”” (Pytel A; Singer

F, 1.994). Sin embargo hay que diferenciar ambas materias:

“La Estática estudia los sólidos en equilibrio y sus reaccionesen los apoyos, en virtud de esas Fuerzas”. (Pocaterra, 2.014).

Mientras que la Resistencia de los Materiales “Estudia y esta-blece las relaciones, entre cargas exteriores, y sus efectos en el interior de los sólidos. (Pytel A; Singer F, 1.994)

2.A.-¿Qué es ó que significa dicho Ensayo?:Significa realizar un doblado-desdoblado de las barras de acero, el cual se debe llevar a cabo

sobre “mandriles” de un diámetro determinado, en función del tipo de acero y del tamaño de la barra, y por medio de una “dobladora” que permita el deslizamiento de la barra.

Su objeto es la comprobación de que el acero no ha sufrido daños que lo hayan fragilizado, alterando sus características mecánicas.

Esfuerzos de Flexión.Esfuerzos de Flexo -

Tracción.



RayRby

Rbx

Fuerzas Activas.

Esfuerzos de Tracción.

Lo que persigue la Resistencia de Materiales por tanto, además de conocer todas las fuerzas internas que se pueden generar dentro de una pieza, es asegurar que las estructuras puedan soportar los máximos efectos internos que puedan producirse por cualquier combinación de Cargas.



Fuerzas Axiales: Jalar (Tracción) o Empujar

(Comprimir) el Elemento.

Esfuerzos de Flexo Tracción o

Compresión resistido por una

Estructura.

Pxy

Pxz

Fuerzas Cortantes: Componentes de la

Resistencia al Deslizamiento de la Pieza.

Se representa como Vtotal = Vxy + Vxz.

M xy ; Pandeos Laterales.

M xz ; Flechas.Momento Torsionante,

es la Suma del Momento Flexionante en X y del Momento

Flexionante en Y.

2.- Esfuerzo Simple:Se produce en aquella condición de carga en las que la sección de máximo esfuerzo interno

se manifiesta por una simple inspección.

Supongamos estas dos barras con secciones de áreas diferentes. S1 = 0,20 cm2. Mientras que la barra No 2, tiene una sección S2 = 10 cm2



En estas condiciones, la Resistencia Unitaria (Máximo Esfuerzo de Carga Posible) que se le pudiera aplicar a cada barra , sin que sucediera su rotura sería:

σ1 = 200 Kgf / 0,20 cm2 = 1.000 Kgf / cm2. σ2 = 1.000 Kgf / 10 cm2 = 100 Kgf / cm2.

Barra No 1.S1 = 0,20 cm2.

Barra No 2.S2 = 10 cm2.

200 Kgf

1.000 Kgf

σ = P / Área.

3.- Una manera de Observar la aplicación de estos conceptos en el ensayo de Doblado y Desdoblado del Acero de Refuerzo:

Este ensayo se realiza a los fines de determinar la resistencia del mismo, ante los esfuerzos de Flexo - Compresión y/o Flexo Tracción que bien podrían originarse dentro de una pieza de concreto, al momento de ser sometida a diferentes fuerzas.

¿Qué es ó que significa dicho Ensayo?:Significa realizar un doblado-desdoblado de las barras de acero, el cual se debe llevar a cabo





Fuerzas Axiales: Jalar (Tracción) o Empujar

(Comprimir) el Elemento.

Esfuerzos de Flexo Tracción o

Compresión.

Pxy

Pxz

Fuerzas Cortantes: Componentes de la

Resistencia al Deslizamiento de la Pieza.

Se representa como Vtotal = Vxy + Vxz.

M xy ; Pandeos Laterales.

M xz ; Flechas.

Momento Torsionante, es la Suma del Momento Flexionante en X y del

Momento Flexionante en Y.

Ensayo de Doblado y Desdoblado del Acero de Refuerzo: ¿Qué es ó que significa dicho Ensayo?: Continuación.

¿Qué es un Mandril y que es una Máquina Dobladora?Significa realizar un doblado-desdoblado de las barras de acero, el cual se debe llevar a cabo



Estas características mecánicas anuncian una tendencia del material, de encontrar su punto de falla dentro de la zona Plástica en lugar de encontrarse en la zona Elástica.

Esfuerzos de Tracción.

+Esfuerzos de Flexión.

Esfuerzos de Flexo –

Tracción.



Ensayo de Doblado y Desdoblado del Acero de Refuerzo: ¿Qué es la Zona Plástica o Elástica?

El material responde a la Ley de Hook.

El material pierdes su propiedades Físico - Químicas y se altera su

comportamiento.



Ensayo de Doblado y Desdoblado del Acero de Refuerzo: ¿Qué se debe hacer con el ensayo?

La fuerza de doblado se debe aplicar de forma constante y uniforme durante

todo el ensayo.

C.- Procedimiento:

En una primera fase, el ensayo se realiza a temperatura ambiente hasta alcanzar

un ángulo de doblado de 90º.

A continuación, la probeta se somete a un calentamiento en agua a 100 ºC

durante 30 minutos (para simular un efecto de envejecimiento), dejándose

enfriar al aire hasta alcanzar la temperatura ambiente.

Una vez alcanzada esta temperatura se desdobla la barra 20º.

D.- Conclusiones del Ensayo:

Tras el ensayo no debe haberse producido la aparición de grietas transversales

apreciables a simple vista.



4.- Ensayo de Tracción: ¿Qué es ó que significa dicho Ensayo?: Se realiza a los fines de verificar las cargas que pueden soportar las barras de acero. Se

evalúa el comportamiento del material en distintas situaciones.El ensayo destructivo más importante es el ensayo de tracción, en donde se coloca una probeta

en una máquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Posteriormente se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza

móvil. Un esquema de la máquina de ensayo de tracción se muestra en la figura siguiente:

Atan la probeta (Muestra de Material) y proceden a trasmitir el esfuerzo de Tracción a la pieza de acero.

Esfuerzo

de Tracción.



Ensayo de Tracción: Continuación.¿Cómo se realiza este ensayo?: La máquina de ensayo impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad

seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la carga

aplicada, las máquinas poseen un plotter que grafica en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga leída. (No es el caso de nuestra máquina)

Atan la probeta (Muestra de Material) y proceden a trasmitir el esfuerzo de Tracción a la pieza de acero.

Esfuerzo

de Tracción.



Ensayo de Tracción: Continuación.¿Qué produce este ensayo?: La siguiente figura muestra el gráfico obtenido en una máquina de ensayo de tracción para un

acero de muestra.

Las curvas tienen una primera parte lineal llamada zona elástica, en donde la probeta se comporta como un resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta regresa a su longitud inicial. Se tiene entonces que en la zona elástica se cumple:

F = K (L - L0) = F: fuerzaK: Cte del resorte. Ley de Hook.

L: longitud final bajo carga.L0: longitud inicial.



Ensayo de Tracción: Continuación.¿Qué produce este ensayo?:

Luego de la fluencia sigue una parte inestable, que depende de cada acero, para llegar a un máximo en F = Fmáx. Entre F = Fyp y F = Fmáx la probeta se alarga en forma permanente y repartida, a lo largo de toda su longitud. En F = Fmáx la probeta muestra su punto débil, concentrando la deformación en una zona en la cual se forma un cuello.

La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la

ruptura.



Ensayo de Tracción: Continuación.¿Qué produce este ensayo?:

Para expresar la resistencia en términos independientes del tamaño de la probeta, se dividen las cargas por la sección transversal inicial Ao , obteniéndose: La resistencia a la fluencia:

Mientras que para hallar la resistencia a la Tracción última se usa la fórmula:

Fyp

yp = Fyp / A0

ult = Fmax. / A0 Ao =( )

Ao =( )



Gracias por su tiempo y nos vemos la proxima Clase INGENIEROS!!!…

Listos para el Despegue…!!!

Listos para el Arranque…!!!



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