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Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad Jorge Perelli Botello RESISTENCIA DE MATERIALES, ELASTICIDAD Y PLASTICIDAD Autor: Jorge Perelli Botello

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Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad Jorge Perelli Botello

RESISTENCIA DE MATERIALES, ELASTICIDAD Y PLASTICIDAD

Autor: Jorge Perelli Botello

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Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad Jorge Perelli Botello

Este documento es una recopilación de la teoría aplicada a la resolución de problemas de Resistencia de

Materiales, Elasticidad y Plasticidad.

No tiene, por tanto, el rigor teórico que se puede encontrar en cualquiera de los conocidos y numerosos libros

que tratan de este asunto, ya que su objeto es constituir una guía de la teoría más importante e indispensable

para poder resolver los problemas más habituales de la materia.

Se ha dividido en las tres partes:

Parte 1: Resistencia de Materiales.

Parte 2: Plasticidad.

Parte 3: Elasticidad.

Se ha incluido un anejo con indicaciones de utilidad.

Los problemas pertenecientes a exámenes son siempre de la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y

Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid.

Espero que sea interesante para todos los que lo usen y ruego que sean generosos en perdonar los errores,

que a buen seguro existen.

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Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad Jorge Perelli Botello

PLASTICIDAD

Autor: Jorge Perelli Botello

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Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad Jorge Perelli Botello

PARTE 2- PLASTICIDAD

CAPÍTULO 1- CONCEPTOS E HIPÓTESIS FUNDAMENTALES.

1.1- Hipótesis fundamentales.

1.2- Material plástico.

1.3- Ecuación constitutiva.

1.4- Ley de Hooke.

1.5- Sólido elastoplástico.

1.6- Sólido elástico perfectamente plástico.

CAPÍTULO 2- CABLES.

2.1- Ecuaciones a utilizar.

CAPÍTULO 3- FLEXIÓN PURA.

3.1- Conceptos fundamentales.

3.2- Régimen elástico.

3.3- Régimen elastoplástico.

3.4- Rotura.

3.5- Factor de forma.

3.6- Curvatura de una pieza.

3.7- Diagrama momento-curvatura.

3.8- Cálculo de movimientos.

CAPÍTULO 4- FLEXIÓN COMPUESTA.

4.1- Conceptos fundamentales.

4.2- Régimen elástico.

4.3- Régimen elastoplástico.

4.4- Rotura. Diagrama de interacción.

4.5- Comportamiento de secciones.

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Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad Jorge Perelli Botello

CAPÍTULO 5- FLEXIÓN SIMPLE.

5.1- Conceptos fundamentales.

5.2- Criterio de plastificación.

5.3- Distribución de tensiones.

5.4- Diagrama de interacción.

CAPÍTULO 6- MECANISMOS DE COLAPSO.

6.1- Introducción.

6.2- Tipos de rotura.

6.3- Método paso a paso.

6.4- Principio de los trabajos virtuales.

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Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad Jorge Perelli Botello

CAPÍTULO 1- CONCEPTOS E HIPÓTESIS FUNDAMENTALES

1.1- HIPÓTESIS FUNDAMENTALES DE LA PLASTICIDAD

En Resistencia de Materiales se suponen pequeños movimientos y deformaciones, por lo que se trabaja con

las cargas aplicadas en la estructura sin deformar. Además, se supone que el material tiene una ley tensión-

deformación lineal en carga y descarga. Debido a lo anterior, en Resistencia de Materiales se admite el

Principio de superposición de cargas.

Cuando alguna de las hipótesis anteriores no se cumple, el problema elástico se vuelve no lineal, existiendo

varios tipos de no linealidad:

No linealidad geométrica: Grandes movimientos o deformaciones.

No linealidad del material: Ley tensión-deformación no lineal.

En Plasticidad se consideran las siguientes hipótesis:

1. No linealidad del material.

2. Deformaciones y movimientos pequeños, que no alteran la forma de la estructura.

3. Se acepta la hipótesis de Navier: las secciones al deformarse permanecen planas.

4. No se acepta el Principio de superposición. Esto supone que hay que tener en cuenta todas las cargas

y esfuerzos simultáneamente.

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1.2- MATERIAL PLÁSTICO

Es aquél que no es elástico, porque sus deformaciones no son totalmente reversibles a partir de un cierto nivel

de tensiones (tensión de plastificación o fluencia).

La ley tensión-deformación no es igual en el proceso de carga que en el de descarga, al pasar de la tensión de

plastificación.

Por lo tanto, se producirá lo siguiente:

Estructuras isostáticas:

Deformaciones remanentes tras la descarga.

Tensiones residuales tras la descarga, si hay flexión.

Estructuras hiperestáticas:

Deformaciones remanentes tras la descarga.

Tensiones residuales tras la descarga, si hay flexión.

Esfuerzos y reacciones remanentes tras la descarga.

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1.3- ECUACIÓN CONSTITUTIVA

Es la ecuación que relaciona tensiones y deformaciones para un material.

N N

La expresión de la deformación unitaria longitudinal es:

L

L

Y las ecuaciones constitutivas serán:

f ()

g ()

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1.4- LEY DE HOOKE

Relaciona linealmente tensiones y deformaciones.

tg = E

La expresión analítica es:

E

Donde:

σ : Tensión (MPa o kN/m2).

E : Módulo de deformación longitudinal del material (MPa o kN/m2).

ε : Deformación unitaria longitudinal (adimensional).

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Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad Jorge Perelli Botello

1.5- SÓLIDO ELASTOPLÁSTICO

Es aquél que tiene una ley tensión-deformación de la siguiente manera:

r E

D

C

B

e

p A

O p

En esta ley se distinguen los siguientes tramos:

OA: Comportamiento proporcional. Cumple la Ley de Hooke.

OAB: Comportamiento elástico. Recupera deformaciones en la descarga.

BC: Escalón de fluencia.

CD: Endurecimiento por deformación.

E: Rotura del material.

Y los siguientes valores:

εp : Deformación de fluencia.

σp : Límite de proporcionalidad.

σe : Límite elástico.

σr : Tensión de rotura.

En la rama elástica se recupera toda la deformación con la descarga. En la rama plástica, queda una

deformación remanente.

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1.6- SÓLIDO ELÁSTICO PERFECTAMENTE PLÁSTICO

Es aquél que se ajusta al siguiente diagrama tensión-deformación:

pt

pc

pt r

pc

En este tipo de material, se consideran las ramas plásticas como horizontales.

La ductilidad es la capacidad que tiene el material para deformarse en el escalón plástico antes de la rotura.

DUCTILIDAD r

p