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ESTRUCTURAS TEMA 2 PARTE 2
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Hola alumnos de estructura del ciclo superior, bienvenidos.
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En este vídeo quiero explicaros algunos contenidos del tema 2 de los apuntes del curso.
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Vamos a estudiar unas nociones elementales de resistencia de materiales.
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Bien, ante la aplicación de esfuerzos de tracción, una barra sufrirá un incremento de longitud
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hasta que al llegar a un determinado esfuerzo se rompa.
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Si para cada valor del peso aplicado vamos midiendo los incrementos de longitud
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y calculamos los esfuerzos de tracción y los alargamientos correspondientes,
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obtendremos una gráfica de esfuerzos-alargamientos que se denomina diagrama de tracción.
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Para cada material obtendremos una gráfica.
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La zona de la gráfica comprendida entre los puntos O y A resulta una recta
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y en ella los alargamientos son proporcionales a los esfuerzos.
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El máximo valor del esfuerzo comprendido dentro de la zona recta se denomina límite elástico.
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Siempre que a la barra no se le apliquen esfuerzos superiores al límite elástico
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ésta se comportará al modo o parecido a cómo funciona un muelle
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alargándose proporcionalmente a la carga que se le aplica
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y recuperando su longitud inicial cuando se le retira
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Por esta razón, a esta zona de la curva se le denomina zona elástica
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y el material se dice que trabaja en régimen elástico
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El conocimiento de la zona elástica y en particular el límite elástico
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es muy importante en automoción
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ya que los materiales siempre trabajan dentro de la zona elástica
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y nunca deben aplicarse a los mismos esfuerzos superiores al límite elástico
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El coeficiente de proporcionalidad entre los esfuerzos y los alargamientos
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se conoce como módulo de elasticidad
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y su valor depende del material de la barra
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Por ejemplo, para el acero es de 2 millones de kilogramos centímetro cuadrado
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en el aluminio será de unos 700.000 kilogramos centímetro cuadrado
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y en la fibra de carbono será de 3 millones de kilogramos centímetro cuadrado
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Siguiendo con la gráfica, cuando la barra se carga de tal forma que el esfuerzo de tracción sobre la misma supera el límite elástico
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entonces nos encontramos que los esfuerzos y los alargamientos ya no son proporcionales
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Además, si retiramos la carga aplicada nos encontramos con que la barra se ha quedado con una deformación permanente
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Por ello, esta zona del diagrama se denomina zona inelástica o plástica
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Por tanto, los esfuerzos sobre los materiales empleados en una estructura nunca deben sobrepasar el límite elástico, pues entonces la estructura quedará deformada, perdiendo para siempre su geometría original.
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Dentro de la zona inelástica hay un punto importante que señalar que es el denominado punto de fluencia, y se llama así porque si a la barra la cargamos con una carga tal que se alcance ese esfuerzo de tracción,
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la barra no sólo se alarga en el momento de incrementar la carga
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sino que luego sigue alargando por sí sola
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con tal de que se deja aplicada la carga al tiempo suficiente
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como si el material fluyese
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hasta alcanzar el alargamiento correspondiente
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al punto en donde para conseguir mayor alargamiento
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hay ya que incrementar la carga
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portándose a partir de ahí ya normalmente
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es decir, dentro de la no proporcionalidad
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entre esfuerzos y alargamientos de la zona plástica
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Si la carga la aumentamos tanto
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que llegamos a alcanzar el esfuerzo correspondiente al punto B del diagrama, entonces la barra se nos
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rompe y se dice que se ha alcanzado el esfuerzo de rotura a tracción. El valor del esfuerzo de
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rotura es un valor típico de cada material y es determinante para decidir si es apto o no para
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soportar las cargas que se espera aparezcan sobre una estructura o elemento que se piensa construir
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en el mismo. En el acero el esfuerzo de fluencia será de 2.000 kilogramos centímetro cuadrado y
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el esfuerzo de rotura será de unos 4000 kilogramos centímetro cuadrado. En los aceros aleados el
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esfuerzo de fluencia superará los 2000 kilogramos centímetro cuadrado. En el aluminio el esfuerzo
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de fluencia suele ser de unos 1000 kilogramos centímetro cuadrado y los esfuerzos de rotura
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rondan los 1500 kilogramos centímetro cuadrado. En la fibra de carbono sólo tendremos zona elástica
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con un esfuerzo de rotura de unos 25.000 kilos por centímetro cuadrado
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Vamos a estudiar ahora otro esfuerzo, el esfuerzo de cortadura
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Por ejemplo, en el montaje de dos placas unidas entre sí por un remache de sección transversal S
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Si tiramos de ambas placas con una fuerza P
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vemos que esta fuerza provoca que las partículas situadas a ambos lados de la sección central del remache
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tiendan a deslizar unas sobre otras cortando el remache por esta zona
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aplicando aquí la misma idea que hemos explicado para el esfuerzo de tracción
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se define el esfuerzo de cortadura como el cociente del esfuerzo por la sección transversal
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como se observa la diferencia entre el esfuerzo de cortadura y el esfuerzo de tracción
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viene dada por la forma en que se considera aplicada la carga
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y el sentido en que tienden a desplazarse las partículas de material, siendo sus expresiones
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matemáticamente iguales. El ensayo de materiales a cortadura es más difícil de realizar que el
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ensayo de tracción, pues no es posible aplicar a un material un esfuerzo cortante puro, pues siempre
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se combina con algún tipo de esfuerzo a tracción o a flexión. De todas formas, los resultados que
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se obtienen en estos ensayos son muy similares a los de tracción, obteniéndose un diagrama de
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esfuerzos cortantes en donde puede apreciarse un esfuerzo cortante en el límite elástico y un
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esfuerzo cortante en límite de rotura. Se ha comprobado experimentalmente que para los materiales
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normalmente empleados el esfuerzo cortante de rotura es unos 0,55 veces el de tracción, un poco
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más de la mitad. En los cálculos de esfuerzos de tracción o de cortadura se emplea el valor del
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esfuerzo de rotura como referencia, multiplicándose las cargas que se aplican al material por un
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factor de seguridad que se compara con dicho esfuerzo. Si las cargas así multiplicadas no
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sobrepasan el esfuerzo de rotura, hay una seguridad de que la carga real no sobrepasará tampoco el
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límite elástico. Un abrazo y mucho power.
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- Autor/es:
- ANTONIO SÁNCHEZ GARCÍA
- Subido por:
- Antonio S.
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- Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
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- Fecha:
- 8 de junio de 2020 - 9:31
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES LAZARO CARDENAS
- Duración:
- 06′ 18″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1280x720 píxeles
- Tamaño:
- 468.43 MBytes
