lunes, 10 de noviembre de 2014

Criterios y Métodos de Diseño de elementos a Tracción y Compresión



Criterios y Métodos de Diseño de elementos a Tracción y Compresión


Los elementos estructurales son diseñados, es decir, calculados o dimensionados para cumplir una serie de requisitos, que frecuentemente incluyen:


  • Criterio de resistencia, consistente en comprobar que las tensiones máximas no superen ciertas tensiones admisibles para el material del que está hecho el elemento.
  • Criterio de rigidez, consistente en que bajo la acción de las fuerzas aplicadas las deformaciones o desplazamientos máximo obtenidos no superan ciertos límites admisibles.
  • Criterios de estabilidad, consistente en comprobar que desviaciones de las fuerzas reales sobre las cargas previstas no ocasionan efectos autoamplificados que puedan producir pérdida de equilibrio mecánico o inestabilidad elástica.
  • Criterios de funcionalidad, que consiste en un conjunto de condiciones auxiliares relacionadas con los requisitos y solicitaciones que pueden aparecer durante la vida útil o uso del elemento estructural.

sábado, 8 de noviembre de 2014

Definiciones y Ejercicio


Tracción



En el cálculo de estructuras e ingeniería se denomina tracción al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.


Lógicamente, se considera que las tensiones que tiene cualquier sección perpendicular a dichas fuerzas son normales a esa sección, y poseen sentidos opuestos a las fuerzas que intentan alargar el cuerpo.



Comportamiento de los materiales ante la Tracción

Son muchos los materiales que se ven sometidos a tracción en los diversos procesos mecánicos. Especial interés tienen los que se utilizan en obras de arquitectura o de ingeniería, tales como las rocas, la madera, el hormigón, el acero, varios metales, etc.


Cada material posee cualidades propias que definen su comportamiento ante la tracción. Algunas de ellas son:


  •     Elasticidad (módulo de elasticidad)
  •     Plasticidad
  •     Ductilidad
  •     Fragilidad 


Los materiales con características pétreas, bien sean naturales, o artificiales como el concreto, se comportan mal frente a esfuerzos de tracción, hasta el punto que la resistencia que poseen no se suele considerar en el cálculo de estructuras.


Por el contrario, las barras de acero soportan bien grandes esfuerzos a tracción y se considera uno de los materiales idóneos para ello. El acero en barras corrugadas se emplean en conjunción con el concreto para evitar su fisuración, aportando resistencia a tracción, dando lugar al  concreto armado.



Tracción, Compresión, Flexión en un puente atirantado, mostrandose los esfuerzos.


Puente Atirantado sin detalle de los esfuerzos






































Pandeo


El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión.



Pandeo de una columna

Puede calificarse al pandeo como un fenómeno que obedece a la inestabilidad de ciertos materiales al ser sometidos a una compresión. La manifestación de fenómeno se evidencia a partir de una deformación transversal.


Existen diferentes tipos de pandeos. Puede hablarse de pandeo torsional, pandeo flexional, pandeo lateral-torsional y otros. Cada clasificación depende de la manera en que se produce la deformación a partir de una cierta compresión.


Tipos de Pandeo


Falla de una Columna por Pandeo








































Flexotracción 


La Flexotracción se da principalmente en las vigas y como resulta complicado realizar los ensayos de tracción pura en el concreto, se simplifican a través del  Ensayo de Flexotracción, el cual consiste en someter a una deformación plástica una probeta recta de sección plena, circular o poligonal, mediante el pliegue de ésta, sin inversión de su sentido de flexión, sobre un radio especificado al que se le aplica una presión constante.





Ensayo de Flexotracción





 Elementos Sometidos a Tracción 

En el caso de construcciones estos elementos estructurales pueden tener estados de tensión uniaxiales, biaxiales o triaxiales según su dimensionalidad y según cada una de las direcciones consideradas pueden existir tanto tracciones como compresiones y finalmente dicho estado puede ser uniforme sobre ciertas secciones transversales o variar de punto a punto de la sección. Los elementos estructurales suelen clasificarse en virtud de tres criterios principales:


  • Dimensionalidad del elemento, según puedan ser modelizados como elementos unidimensionales (vigas, pilares, entre otros), bidimensionales (placas, láminas, membranas) o tridimensionales.

  • Forma geométrica y/o posición, la forma geométrica concreta afecta a los detalles del modelo estructural usado, así si la pieza es recta como una viga o curva como un arco, el modelo debe incorporar estas diferencias, también la posición u orientación afecta al tipo de estado tensional que tenga el elemento.

  • Estado tensional y/o solicitaciones predominantes, los tipos de esfuerzos predominantes pueden ser tracción (membranas y cables), compresión (pilares), flexión (vigas, arcos, placas, láminas) o torsión (ejes de transmisión, etc.).

Materiales sometidos a Tracción


   

Ejercicio de Elementos Solicitados a Tracción


 *Determinar la carga axial de tracción en la conexión mostrada




 


 




 









(Nota: Este ejercicio se toma de la siguiente dirección  http://webdelprofesor.ula.ve/nucleotrujillo/americab/ perteneciente a la Universidad de Los Andes)