Definición de carga axial

1. La tracción
Es el esfuerzo al que se somete un objeto cuando hay dos fuerzas que resultan opuestas y tienden, a
partir de su aplicación, a alargarlo o estirarlo.
El ensayo de tracción es uno de los más empleados. Consiste en someter una probeta de forma y
dimensiones determinadas a un esfuerzo de tracción en la dirección de su eje, hasta romperla.
Las probetas empleadas son generalmente barras de sección regular y constante casi siempre
circulares. Sus extremidades son de mayor sección, para facilitar la fijación de la probeta a la máquina
que ha de producir el esfuerzo de tracción.
En las probetas se hacen dos marcas entre las cuales se mide la longitud, que se denomina calibrada.
Esta longitud puede dividirse en partes iguales para medir las deformaciones a lo largo de la probeta.
Para que los resultados de los ensayos sean comparables, deben ser las probetas utilizadas
geométricamente semejantes, pues sólo entonces, bajo las mismas cargas, se obtendrán
deformaciones proporcionales.
Es decir, que si L es la longitud de la parte calibrada, y S la sección constante, entre esta sección y la
longitud de las probetas deberá existir la misma relación:
L = K (S)1/2
La probeta normal DIN tiene un diámetro de 20 mm., una sección de 314 mm2 y una longitud entre
puntos de 200 mm.
O sea, L = 10 d.
El coeficiente K será igual a:
200
K = ------------ = 11,3
(314)1/2

2. En España y Francia se emplea como probeta normal la de diámetro d = 13,82 mm. Sección S = 150
mm2 y distancia entre puntos 100 mm., o sea, L = 7,25 d. con un coeficiente K de:
200
K = ------------- = 8,16
(150)1/2
Realización de los ensayos de tracción
Los ensayos de tracción, de compresión y flexión pueden realizarse con una máquina Universal
Arnsler o similar, cuyo émbolo, movido hidráulicamente, produce tracciones, compresiones y flexiones
a voluntad, aplicando las cargas deseadas a la probeta colocada y sujeta en la máquina por medio de
mordazas adecuadas.
El esfuerzo de compresión
Es la resultante de las tensiones o presiones que existen dentro de un sólido deformable o medio
continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del
cuerpo en determinada dirección (coeficiente de Poisson).
En piezas estructurales suficientemente esbeltas los esfuerzos de compresión pueden producir
además abolladura o pandeo.
En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexión,
como cizallamiento o torsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto
de tracción como de compresión. Aunque en ingeniería se distingue entre el esfuerzo de compresión
(axial) y las tensiones de compresión.
En un prisma mecánico el esfuerzo de compresión puede ser simplemente la fuerza resultante que
actúa sobre una determinada sección transversal al eje baricéntrico de dicho prisma, lo que tiene el
efecto de acortar la pieza en la dirección de eje baricéntrico. Las piezas prismáticas sometidas a un

3. esfuerzo de compresión considerable son susceptibles de experimentar pandeo flexional, por lo que su
correcto dimensionado requiere examinar dicho tipo de no linealidad geométrica.
Las deformaciones provocadas por la compresión son de sentido contrario a las producidas por
tracción, hay un acortamiento en la dirección de la aplicación de la carga y un ensanchamiento
perpendicular a esta dirección, esto debido a que la cantidad de masa del cuerpo no varía. Las
solicitaciones normales son aquellas fuerzas que actúan de forma perpendicular a la sección; por lo
tanto, la compresión es una solicitación normal a la sección ya que en las estructuras de compresión
dominante la forma de la estructura coincide con el camino de las cargas hacia los apoyos, de esta
forma, las solicitaciones actúan de forma perpendicular provocando que las secciones tienden a
acercarse y “apretarse“. En relación con las estructuras de tracción dominante, las solicitaciones a
las que están sometidas también actúan de forma perpendicular a la sección, pero en sentido inverso,
provocando que las secciones de la estructura se “separen“. Pandeo: El Pandeo es un
comportamiento típico de los elementos estructurales sometidos a esfuerzos de compresión. Cuando
la carga de compresión aumenta progresivamente llega a un valor en el cual el elemento esbelto, en
lugar de limitarse a cortar su altura, curva su eje; una vez que esto ocurre aunque no se incremente el
valor de la carga el elemento continúa curvándose hasta el colapso definitivo. El valor de la carga por
el cual el elemento puede pandear puede ser sensiblemente inferior a la carga que resiste el material
dado. En general la aparición del pandeo puede manifestarse en el tramo próximo al apoyo por ser el
más cargado. Ninguna pieza sometida al esfuerzo de compresión está exenta de sufrir el pandeo. Se
trata de una flexión lateral que está en relación con la esbeltez. Esbeltez = lp (luz de pandeo), b (lado
menor), La carga de pandeo de una columna depende de su material, su longitud, la forma de su
sección transversal, y las restricciones impuestas a sus extremos. La carga de pandeo es proporcional
al módulo de elasticidad del material; el acero resiste tres veces más que el aluminio.

4. Ensayo de compresión
Los ensayos practicados para medir el esfuerzo de compresión son contrarios a los aplicados al de
tracción, con respecto al sentido de la fuerza aplicada. Tiene varias limitaciones:
 Dificultad de aplicar una carga concéntrica o axial, sin que aparezca pandeo.
 Una probeta de sección circular es preferible a otras formas.
El ensayo se realiza en materiales:
 Duros.
 Semiduros.
 Blandos
Esfuerzos de compresión en piezas alargadas:
En una pieza prismática no-esbelta, y que no sea susceptible de sufrir pandeo sometida a compresión
uniaxial uniforme, la tensión el acortamiento unitario y los desplazamientos están relacionados con el
esfuerzo total de compresión mediante las siguientes expresiones:
Donde:
es la tensión de compresión
el acortamiento unitario o deformación unitaria.
el campo de desplazamientos a lo largo del eje baricéntrico del prisma.
el módulo de elasticidad longitudinal.

5. Compresión volumétrica
Para un material confinado en un volumen la compresión uniforme está relacionada con
la compresibilidad y el cambio de volumen:
Donde:
Según la compresión se de en condiciones isotermas o adiabáticas.
Compresibilidad.
Traza del tensor deformación o deformación volumétrica.
Los materiales cerámicos:
Tienen la propiedad de tener una temperatura de fusión y resistencia muy elevada. Así mismo,
su módulo de Young (pendiente hasta el límite elástico que se forma en un ensayo de tracción)
también es muy elevado.
Todas estas propiedades, hacen que los materiales cerámicos sean imposibles de fundir y de
mecanizar por medios tradicionales (fresado, torneado, brochado...). Por esta razón, en las cerámicas
realizamos un tratamiento de sinterización. Este proceso, por la naturaleza en la cual se crea, produce
poros que pueden ser visibles a simple vista. Un ensayo a tracción, por los poros y un elevado módulo
de Young (fragilidad elevada) y al tener un enlace iónico covalente, es imposible de realizar.
Cuando se realiza un ensayo a compresión, la tensión mecánica que puede aguantar el material puede
llegar a ser superior en un material cerámico que en el acero. La razón, viene dada por la compresión
de los poros/agujeros que se han creado en el material. A los estos comprimirlos, la fuerza por unidad
de sección es mucho mayor que cuando se habían creado los poros.