ESFUERZO Y DEFORMACION

1. Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Extensión Porlamar estado-nueva Esparta
Realizado por:
William Marcano
CI: 22994354

2. Introducción
La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al
diseñar o analizar una estructura; controlar las deformaciones para que la
estructura cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o
mayor importancia. El análisis de las deformaciones se relaciona con los
cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas.
La curva usual-esfuerzo deformación (llamada también convencional,
tecnología, de ingeniería o nominal) , expresa tanto el esfuerzo como la
deformación en términos de las dimensiones originales.
Los materiales, en su totalidad, se deforman a una carga externa. Se sabe
además que, hasta ciertas cargas limites 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.
Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo
que se distribuye en toda el área, justamente se denomina esfuerzo a la fuerza
por unidad de área.

3. Esfuerzo y deformación
Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo
que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la
fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es
un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que
establece una base común de referencia.
𝜎 =
𝑃
𝐴
Donde:
P≡ Fuerza axial;
A≡ Área de la sección transversal.
El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes
internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El
esfuerzo se define en términos de fuerza por unidad de área. Existen tres
clases básicas de esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El esfuerzo se
computa sobre la base de las dimensiones del corte transversal de una pieza
antes de la aplicación de la carga, que usualmente se llaman dimensiones
originales.
La deformación se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se
debe al esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de humedad o a otras causas.
En conjunción con el esfuerzo directo, la deformación se supone como un
cambio lineal y se mide en unidades de longitud. En los ensayos de torsión se
acostumbra medir la deformación cómo un ángulo de torsión (en ocasiones
llamados detrusión) entre dos secciones especificadas.
Cuando la deformación se define como el cambio por unidad de longitud en
una dimensión lineal de un cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de
esfuerzo, se denomina deformación unitaria debida a un esfuerzo. Es una
razón o número no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las
unidades expresadas ,su cálculo se puede realizar mediante la siguiente
expresión:
e = e / L
Donde,
e : es la deformación unitaria

4. e : es la deformación
L : es la longitud del elemento
Si un cuerpo es sometido a esfuerzo tensivo o compresivo en una dirección
dada, no solo ocurre deformación en esa dirección (dirección axial) sino
también deformaciones unitarias en direcciones perpendiculares a ella
(deformación lateral). Dentro del rango de acción elástica la compresión entre
las deformaciones lateral y axial en condiciones de carga uniaxial (es decir en
un solo eje) es denominada relación de Poisson. La extensión axial causa
contracción lateral, y viceversa.
Resistencia de los materiales
La resistencia de materiales es el estudio de las propiedades de los cuerpos
sólidos que les permite resistir la acción de las fuerzas externas, el estudio de
las fuerzas internas en los cuerpos y de las deformaciones ocasionadas por las
fuerzas externas.
Se ocupa del estudio de los efectos causados por la acción de las cargas
externas que actúan sobre un sistema deformable. Propiedades mecánicas de
los materiales: cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, se presentan fuerzas
resistentes en las fibras del cuerpo que llamaremos fuerzas internas. Fuerza
interna es la resistencia interior de un cuerpo a una fuerza externa. Cuando
usamos el término esfuerza, queremos decir la magnitud de la fuerza por
unidad de área.

5. Unidades
El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistema
internacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el área en metros cuadrados
(m2), el esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad es pequeña
por lo que se emplean múltiplos como el es el kilopascal (kPa), megapascal
(MPa) o gigapascal (GPa). En el sistema americano, la fuerza es en libras y el
área en pulgadas cuadradas, así el esfuerzo queda en libras sobre pulgadas
cuadradas (psi). Particularmente en Venezuela la unidad más empleada es el
kgf/cm2 para denotar los valores relacionados con el esfuerzo.
Tipos de esfuerzos
Dependiendo de la carga aplicada a la estructura, esta puede sufrir 5 tipos de
esfuerzos distintos.
a) Esfuerzo de tracción.
b) Esfuerzo de compresión.
c) Esfuerzo de flexión.
d) Esfuerzo de torsión.
e) Esfuerzo de corte o cizalladora.
Esfuerzo de tracción: esfuerzo que se desarrolla en la sección transversal de
una pieza para resistir su elongación, pero que tienden a alargarla.
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.

6. Esfuerzo de flexión: Combinación de las fuerzas de tracción y de compresión
que se desarrollan en la sección transversal de un elemento estructural para
resistir una fuerza transversal.
Esfuerzo de torsión: es la capacidad torsión de objetos en rotación alrededor
de un eje fijo. En otras palabras, es la multiplicación de la fuerza y la distancia
más corta entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje fijo. De la definición,
también se puede inferir que, el par es una cantidad vectorial que tiene tanto la
dirección como en magnitud.
Esfuerzo cortante: cortadura es el esfuerzo interno o resultante de las
tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por
ejemplo una viga o un pilar.

7. Diagrama de esfuerzo deformación
El diagrama es la curva resultante graficada con los valores del esfuerzo y la
correspondiente deformación unitaria en el espécimen calculado a partir de los
datos de un ensayo de tensión o de compresión.

8. a) Límite de proporcionalidad:
Se observa que va desde el origen O hasta el punto llamado límite de
proporcionalidad, es un segmento de recta rectilíneo, de donde se deduce la
tan conocida relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación
enunciada en el año 1678 por Robert Hooke. Cabe resaltar que, más allá la
deformación deja de ser proporcional a la tensión.
b) Limite de elasticidad o limite elástico:
Es la tensión más allá del cual el material no recupera totalmente su forma
original al ser descargado, sino que queda con una deformación residual
llamada deformación permanente.
c) Punto de fluencia:
Es aquel donde en el aparece un considerable alargamiento o fluencia del
material sin el correspondiente aumento de carga que, incluso, puede disminuir
mientras dura la fluencia. Sin embargo, el fenómeno de la fluencia es
característico del acero al carbono, mientras que hay otros tipos de aceros,
aleaciones y otros metales y materiales diversos, en los que no manifiesta.
d) Esfuerzo máximo:
Es la máxima ordenada en la curva esfuerzo-deformación.
e) Esfuerzo de Rotura:
Verdadero esfuerzo generado en un material durante la rotura.
Esfuerzos axiales
Son aquellos debidos a fuerzas que actúan a lo largo del eje del elemento.
Los esfuerzos normales axiales por lo general ocurren en elementos como
cables, barras o columnas sometidos a fuerzas axiales (que actúan a lo largo
de su propio eje), las cuales pueden ser de tensión o de compresión. Además
de tener resistencia, los materiales deben tener rigidez, es decir tener
capacidad de oponerse a las deformaciones puesto que una estructura
demasiado deformable puede llegar a ver comprometida su funciona1idad y
obviamente su estética. En el caso de fuerzas axial es (de tensión o
compresión), se producirán en el elemento alargamientos o acortamientos,
respectivamente.

12. Representar los diagramas de fuerzas cortantes y momentos flectores de la
viga de la figura.

14. Conclusión
Normalmente, cuando construimos una estructura lo hacemos para que ésta
no se deforme cuando está trabajando. Hay, sin embargo, algunas estructuras
que su trabajo lo ejercen deformándose y recuperando más tarde su forma
original, pero esto es menos normal. Así, cuando construimos una grúa, esta
no debe deformarse visiblemente al levantar las cargas, o cuando construimos
una casa, ésta no debe caerse por la acción del viento.
Cuando las estructuras resisten a la deformación se dice que tienen rigidez.
Las fuerzas que actúan sobre los diferentes elementos de las mismas se
denominan cargas. La fuerza que hace un elemento de la estructura para no
ser deformado por las cargas se denomina esfuerzo. Dichos esfuerzos pueden
ser: de tracción cuando las fuerzas tienden a estirarlo o alargarlo, de
compresión, cuando las fuerzas tienden a chafarlo o aplastarlo, torsión cuando
las fuerzas tienden a retorcerlo, flexión cuando las fuerzas tienden a doblarlo y
cortante cuando las fuerzas tienden a cortarlo.