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FUERZAS INTERNAS EN LAS ESTRUCTURAS - Coggle Diagram
FUERZAS INTERNAS EN LAS ESTRUCTURAS
CONCEPTO DE FUERZAS INTERNAS
Son aquellas que se generan en el interior de las estructuras en respuesta a las cargas externas que actúan sobre ellas. Estas fuerzas mantienen unidas las partículas de los diferentes elementos estructurales cuando son sometidos a cargas.
CLASIFICACIÓN DE LAS FUERZAS INTERNAS
FUERZA AXIAL
Es la resultante de todas las fuerzas que actúan paralelas al elemento. Se considera positiva si las fuerzas externas tienden a alargar el elemento, en caso contrario es negativo.
FUERZA CORTANTE
Es la resultante de todas las fuerzas que actúan perpendicular al eje del elemento. Se considera positiva cuando las fuerzas externas tienden a provocar un movimiento hacia arriba de la parte izquierda del elemento y hacia debajo de la derecha, en caso contrario se considera negativo.
MOMENTO FLECTOR
Es el resultante de todos los momentos que se generan con respecto a una determinada sección. Se considera positivo si las fuerzas externas provocan una curvatura hacia arriba en el elemento, en caso contrario se considera negativo.
CÁLCULO DE FUERZAS INTERNAS
Calcular las reacciones de apoyo.
Aplicar un corte en el punto de interés
Aislar una de las porciones y dibujar las fuerzas internas de acuerdo al siguiente convenio de signos
Aplicar las ecuaciones de equilibrio para obtener los valores de M, V y N.
EFECTOS DE LAS FUERZAS INTERNAS
Los efectos de las fuerzas internas se manifiestan en forma de esfuerzos y deformaciones, los cuales constituyen la base para el diseño de los elementos estructurales.
CONCEPTO DE ESFUERZO
Esfuerzo
(f)
, se define como la intensidad de la fuerza por unidad de área. Es la resistencia que ofrece un área unitaria del material de que está hecho un miembro para una carga aplicada.
Esfuerzo, una acción que contrarresta los efectos de la fuerza aplicada y que se obtiene como la relación entre la
fuerza
y el
área
sobre la cual actúa.
f = F/A
CLASIFICACIÓN DE LOS ESFUERZOS
Atendiendo a su aplicación, pueden ser:
Carga Última
Es el máximo nivel de carga que soporta un elemento. Puede ser axial (Nu) o cortante (Vu).
Esfuerzo Admisible
Es el nivel de esfuerzo que se genera con normalidad en un elemento. Se debe a las llamadas cargas de servicio. Se utiliza en el tipo de diseño elástico.
fadm = Fadm/A
Esfuerzo Último
Es el máximo nivel de esfuerzo que se genera en un elemento. Éste se utiliza en el diseño por factores de carga y resistencia
fu = Fu/A
Carga Admisible
Es la carga que actúa normalmente sobre los elementos. Puede ser axial (Nadm) o cortante (Vadm).
Atendiendo a la fuerza que los producen, pueden ser:
Esfuerzo de Flexión
Es el que se produce cuando el elemento se encuentra sometido a momento flector. Es una combinación de tensión y compresión.
σ = MC/I
Esfuerzo de Torsión
Es el que se produce cuando el elemento se encuentra sometido a momento torsor.
τ = TC/J
Efuerzo Cortante
Es el que se produce cuando el elemento se encuentra sometido a fuerza cortante.
τ = V/A
Esfuerzo de Aplastamiento
Es el que se produce por la compresión de una superficie contra otra.
σb = P/Ab
Esfuerzo Normal
Es el que se produce cuando el elemento se encuentra sometido a fuerza axial. Puede ser de tensión o compresión, Si la fuerza es de tensión, el esfuerzo se considera positivo y si es de compresión, se considera negativo.
σ = N/A
CONCEPTO DE DEFORMACIONES
Deformaciones son los cambios de formas y/o dimensiones que experimentan los elementos debido a la acción interna de las cargas.
Su conocimiento es importante, porque:
Garantiza que la estructura cumpla la misión para la cual se proyecta.
Permite resolver estructuras estáticamente indeterminadas.
CLASIFICACIÓN DE LAS DEFORMACIONES
De acuerdo a las fuerzas que la producen, pueden ser:
Deformación Longitudinal
Se produce cuando el elemento está sometido a una fuerza axial. Se manifiesta como una variación de longitud a lo largo de la longitud. Se obtiene como el cociente entre el alargamiento y la longitud. Es adimensional.
La deformación longitudinal es positiva si la fuerza es tensión y negativa, si es de compresión.
Deformación Angular
Se produce cuando el elemento está sometido a fuerza cortante. Se manifiesta como una variación angular entre dos segmentos de rectas originalmente perpendiculares entre sí. Es positiva cuando el ángulo original decrece y negativa cuando aumenta. Se designa por la letra gamma y se mide en radianes.
De acuerdo a su permanencia, pueden ser :
Deformación Elástica
Es aquella que se produce cuando el elemento se encuentra en el rango elástico del material. Es decir que es pequeña y recuperable.
Deformación Plástica
Es aquella que se produce cuando el elemento se encuentra en el rango plástico del material. Es decir que es apreciable y permanente.