1. Instituto Universitario “Santiago Mariño“
Extensión Porlamar.
Esfuerzo Y
Deformación
Realizado por:
David Sucre, C,I: 24.105.694.
Abril, 2014

2. Introducción.
El uso de los materiales en las obras de ingeniería hace necesario el
conocimiento de las propiedades físicas de aquellos, y para conocer
estas propiedades es necesario llevar a cabo pruebas que permitan
determinarlas.
Todos los materiales metálicos tienen una combinación de
comportamiento elástico y plástico en mayor o menor proporción.
Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el
sentido de aplicación de la fuerza. La fuerza se aplica en dirección del
eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en
dirección de su longitud y se encogerá en el sentido o plano
perpendicular. Aunque el esfuerzo y la deformación ocurren
simultáneamente, los dos conceptos son completamente distintos.

3. Esfuerzo.
Los esfuerzos internos sobre una sección transversal plana de un
elemento estructural se definen como un conjunto de fuerzas y
momentos estáticamente equivalentes a la distribución de tensiones
internas sobre el área de esa sección.
Así, por ejemplo, los esfuerzos sobre una sección transversal plana Σ
de una viga son igual a la integral de las tensiones t sobre esa área
plana. Normalmente se distingue entre los esfuerzos perpendiculares
a la sección de la viga (o espesor de la placa o lámina) y los tangentes
a la sección de la viga (o superficie de la placa o lámina):
Esfuerzo normal, es el que viene dado por la resultante de tensiones
normales σ, es decir, perpendiculares, al área para la cual
pretendemos determinar el esfuerzo normal.
Esfuerzo cortante, es el que viene dado por la resultante de tensiones
cortantes τ, es decir, tangenciales, al área para la cual pretendemos
determinar el esfuerzo cortante.
Deformación.
Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos
internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo o
la ocurrencia de dilatación térmica.
Tanto para la deformación unitaria como para el tensor deformación se
puede descomponer el valor de la deformación en:
Deformación plástica, irreversible o permanente. Modo de deformación
en que el material no regresa a su forma original después de retirar la
carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación plástica, el
material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir
mayor energía potencial elástica. La deformación plástica es lo
contrario a la deformación reversible.

4. Deformación elástica, reversible o no permanente, el cuerpo recupera
su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En
este tipo de deformación, el sólido, al variar su estado tensional y
aumentar su energía interna en forma de energía potencial elástica,
solo pasa por cambios termodinámicos reversibles.
Características de la Deformación.
En los concretos pres forzados, es tan importante conocer las
deformaciones como los esfuerzos. Esto es necesario para estimar la
pérdida de pres fuerzo en el acero y para tenerlo en cuenta para otros
efectos del acortamiento elástico. Tales deformaciones pueden
clasificarse en cuatro tipos: deformaciones elásticas, deformaciones
laterales, deformaciones plásticas, y deformaciones por contracción.
Deformaciones elásticas.
El término deformaciones elásticas es un poco ambiguo, puesto que la
curva esfuerzo-deformación para el concreto no es una línea recta aun
a niveles normales de esfuerzo (Figura 8), ni son enteramente
recuperables las deformaciones. Pero, eliminando las deformaciones
plásticas de esta consideración, la porción inferior de la curva
esfuerzo-deformación instantánea, que es relativamente recta, puede
llamarse convencionalmente elástica. Entonces es posible obtener
valores para el módulo de elasticidad del concreto. El módulo varía
con diversos factores, notablemente con la resistencia del concreto, la
edad del mismo, las propiedades de los agregados y el cemento, y la
definición del módulo de elasticidad en sí, si es el módulo tangente,
inicial o secante. Aún más, el módulo puede variar con la velocidad de
la aplicación de la carga y con el tipo de muestra o probeta, ya sea un
cilindro o una viga. Por consiguiente, es casi imposible predecir con
exactitud el valor del módulo para un concreto dado.

5. Deformaciones laterales.
Cuando al concreto se le comprime en una dirección, al igual que
ocurre con otros materiales, éste se expande en la dirección
transversal a la del esfuerzo aplicado. La relación entre la deformación
transversal y la longitudinal se conoce como relación de Poisson.
La relación de Poisson varía de 0.15 a 0.20 para concreto.
Deformaciones plásticas.
La plasticidad en el concreto es definida como deformación
dependiente del tiempo que resulta de la presencia de un esfuerzo.
Así definimos al flujo plástico como la propiedad de muchos materiales
mediante la cual ellos continúan deformándose a través de lapsos
considerables de tiempo bajo un estado constante de esfuerzo o
carga. La velocidad del incremento de la deformación es grande al
principio, pero disminuye con el tiempo, hasta que después de muchos
meses alcanza un valor constante asintóticamente.
Se ha encontrado que la deformación por flujo plástico en el concreto
depende no solamente del tiempo, sino que también depende de las
proporciones de la mezcla, de la humedad, de las condiciones del
curado, y de la edad del concreto a la cual comienza a ser cargado. La
deformación por flujo plástico es casi directamente proporcional a la
intensidad del esfuerzo.
Deformaciones por contracción.
Las mezclas para concreto normal contienen mayor cantidad de agua
que la que se requiere para la hidratación del cemento. Esta agua libre
se evapora con el tiempo, la velocidad y la terminación del secado
dependen de la humedad, la temperatura ambiente, y del tamaño y
forma del espécimen del concreto. El secado del concreto viene

6. aparejado con una disminución en su volumen, ocurriendo este
cambio con mayor velocidad al principio que al final.
De esta forma, la contracción del concreto debida al secado y a
cambios químicos depende solamente del tiempo y de las condiciones
de humedad, pero no de los esfuerzos.
La magnitud de la deformación de contracción varía por muchos
factores. Por un lado, si el concreto es almacenado bajo el agua o bajo
condiciones muy húmedas, la contracción puede ser cero. Puede
haber expansiones para algunos tipos de agregados y cementos. Por
otro lado, para una combinación de ciertos agregados y cemento, y
con el concreto almacenado bajo condiciones muy secas, puede
esperarse una deformación grande del orden de 0.001.
La contracción del concreto es algo proporcional a la cantidad de agua
empleada en la mezcla. De aquí que si se quiere la contracción
mínima, la relación agua cemento y la proporción de la pasta de
cemento deberá mantenerse al mínimo.
Importancia del estudio de Esfuerzo y Deformación.
La importancia de los estudios radica en el hecho de que si se
sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún
sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden
producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás
no tomados en consideración en el diseño, produciendo a su vez
deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que
pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su
inutilización y abandono.
El estudio de las deformaciones, es de capital importancia en la
Resistencia de Materiales, ya que todos los métodos de resolución de
estructuras hiperestáticas, de manera más o menos inmediata, se

7. fundan en la determinación de aquellas. Concretamente el hallazgo de
las reacciones o incógnitas hiperestáticas, se hace en muchos casos
siguiendo el procedimiento que indicamos a continuación;
1. Se convierte, provisionalmente, la estructura en isostática,
liberándola de las ecuaciones superabundantes, y sustituyéndolas por
fuerzas exteriores que produzcan los mismos efectos, eligiendo, para
ello, adecuadamente su punto de aplicación y dirección.
2. Se expresa que la estructura isostática base, así establecida,
sometida a las fuerzas exteriores dadas, y a las de módulo
desconocido, que sustituyen a las coacciones superabundantes; se
deforman idénticamente que la estructura hiperestática real.
Origen de las Deformaciones.
El origen de la capacidad de deformarse sin fracturarse de los metales
está dado por la estructura cristalina que esta ordenada en forma de
capas. Al verse sometidas a una carga estas se deslizan una sobre
otra.
Si la carga produce un desplazamiento donde los átomos de las capas
no alcanzan posiciones nuevas dentro de la estructura, al desaparecer
la solicitación, estos volverán a ocupar su lugar original. Esta
deformación será elástica.
En cambio, si el desplazamiento de capas es tal que los átomos llegan
a ocupar lugares nuevos dentro de la estructura, la deformación será
permanente, y la denominamos plástica.
El período de transición entre la deformación plástica y la elástica se
denomina límite elástico.

8. ANEXOS.
Esfuerzo, es una fuerza física empleada con energía aplicada a un
objeto.

9. Esfuerzo y Deformación.

10. Diagrama de Esfuerzo.
Diagrama de esfuerzo.

11. Deformacón.

13. Conclusión.
Los materiales, en su totalidad, se deforman a una carga externa. Se
sabe además que, hasta cierta carga límite el sólido recobra sus
dimensiones originales cuando se le descarga. La recuperación de las
dimensiones originales al eliminar la carga es lo que caracteriza al
comportamiento elástico. La carga límite por encima de la cual ya no
se comporta elásticamente es el límite elástico. Al sobrepasar el límite
elástico, el cuerpo sufre cierta deformación permanente al ser
descargado, se dice entonces que ha sufrido deformación plástica.
El comportamiento general de los materiales bajo carga se puede
clasificar como dúctil o frágil según que el material muestre o no
capacidad para sufrir deformación plástica. Los materiales dúctiles
exhiben una curva Esfuerzo - Deformación que llega a su máximo en
el punto de resistencia a la tensión. En materiales más frágiles, la
carga máxima o resistencia a la tensión ocurre en el punto de falla. En
materiales extremadamente frágiles, como los cerámicos, el esfuerzo
de fluencia, la resistencia a la tensión y el esfuerzo de ruptura son
iguales.

14. Bibliografía.
Ciencia e Ingeniería de Materiales. William Smith.
Mecánica de Materiales. Beer and Jhonston.
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000155/lecciones
/lec2/2_6.htm.