Esfuerzo y Deformación

Si se tiene un objeto suspendido por un cable no habrá necesidad de considerar el alargamiento del cable para calcular su tensión. El diagrama de cuerpo libre del cable estará sometido a las mismas fuerzas considérese o no el alargamiento:

Como muestra el ejemplo, para hacer el análisis externo y calcular las reacciones no es necesario considerar las deformaciones y el tipo de material.

Sin embargo para avanzar en el proceso de análisis y diseño con el objetivo de definir finalmente las dimensiones y el tipo de material del cual deberán hacerse los elementos estructurales es necesario considerar las deformaciones que tendrán los elementos y la resistencia de los diferentes tipos de materiales.

Se hace indispensable entonces proceder a considerar las características de:

• ·         RESISTENCIA (oposición a la rotura)
• ·         RIGIDEZ (oposición a las deformaciones)

En otros términos, antes de construir una estructura es necesario saber la resistencia que tendrá y las deformaciones que sufrirá. Lo anterior es apenas obvio si consideramos que cualquier estructura debe satisfacer unas exigencias mínimas de seguridad (resistencia) y de funcionalidad y estética (mínimas deformaciones).

Además cuando se presenten casos de indeterminación estática (que se estudiarán más adelante) se requiere contar con ecuaciones adicionales que usualmente surgen de la consideración de deformaciones.

Por las consideraciones anteriores, se hace necesario estudiar tanto los esfuerzos como las deformaciones que sufrirán los elementos sometidos a fuerzas, según se vio al final del curso de Mecánica.

Tipos de esfuerzos

Esfuerzo normal: Cuando una fuerza P actúa a lo largo de una barra su efecto sobre la misma depende no solo del material sino de la sección transversal que tenga la barra, de tal manera que a mayor sección mayor será la resistencia de la misma.

Se define entonces el esfuerzo axial o normal como la relación entre la fuerza aplicada y el área de la sección sobre la cual actúa. O en otros términos como la carga que actúa por unidad de área del material.

Esfuerzo de aplastamiento o de apoyo: Un caso particular de esfuerzo se presenta cuando hay un contacto entre dos superficies que se presionan entre si, como puede ser el caso de una arandela metálica y una superficie de madera.

En este caso puede presentarse un aplastamiento local de una de las superficies debido al esfuerzo de compresión que se denomina "esfuerzo de aplastamiento".

Cuando este tipo de situaciones se presenta, será necesario calcular el esfuerzo permisible del material mas susceptible de aplastarse, en este caso la madera para a partir del mismo calcular el área de la arandela que garantice que no se producirá aplastamiento en la madera.