Flexión de elementos estructurales básicos isótropos

“Flexión de elementos
estructurales básicos isótropos”
Presentación
• En este trabajo se describe el fenómeno
de la flexión, ya que es algo que está
presente siempre en nuestra vida
cotidiana, no sólo en las construcciones,
sino que está presente en todo cuerpo al
que se le aplica una fuerza.
• Se estudió también por la gran
trascendencia que implica en términos de
seguridad
de
los
usuarios
de
construcciones; ya que con esto se mide
la resistencia de la estructura.
Objetivos
• Generales:
Comprender la dinámica de la flexión en los distintos
materiales
• Específicos:
Conocer las variables que determinan la flexión de los
materiales.
Valorar la importancia del estudio de la flexión de materiales.
Elemento estructural básico
• Es aquél cuya forma se moldea como una
línea, es decir, que tiene una de sus
dimensiones mucho mayor que las otras
dos.
Isótropo
• Es un medio sólido en que las propiedades
físicas son idénticas en todas sus partes.
• Ya sea densidad, volumen, masa, superficie,
intensidad de corriente, temperatura, etc.
Flexión
• Es el efecto de una fuerza. Todo objeto
cambia de forma bajo la acción de las
fuerzas aplicadas.
Componentes
• Al ser flexionada una viga, en sus partículas se
ejercen dos fuerzas: De Tracción (lado opuesto al
que se aplica la fuerza) y de Compresión (lado
correspondiente al que se aplica la fuerza). Hay una
parte de la viga que permanece neutra.
Elasticidad
• La elasticidad es la propiedad de un cuerpo
de cambiar de forma cuando sobre él se
ejerce una fuerza deformadora, y luego
recuperarla cuando ésta deja de actuar.
• Muchos cuerpos son elásticos, pero tienen
límites diferentes; luego de traspasarlo, los
cuerpos no recuperan su forma original.
Ley de Hooke
• La Ley de Robert Hook (1635-1703)
establece que un cuerpo elástico se estira
proporcionalmente a la fuerza que actúa
sobre él. Pero esto es sólo dentro de algunos
límites.
F = kx
• F: Fuerza
• k: Constante de estiramiento
• x: Alargamiento
Límite de proporcionalidad
• Es el punto máximo hasta el que se
mantiene constante la proporcionalidad
planteada por Robert Hook.
• Luego viene un intervalo en que no hay
proporcionalidad, pero se mantiene la
elasticidad.
Límite elástico
• El límite elástico, también denominado
límite de elasticidad, es la tensión o
compresión máxima que un material
elástico puede soportar sin sufrir
deformaciones
permanentes.
Es
diferente para cada tipo de material.
Punto de fractura
• Luego de pasar el límite elástico, el material
no recupera su forma original. Si se
continúa aplicando la fuerza, el material
alcanza su punto de fractura.
• Una vez sobrepasado este límite, el material
se romperá irreversiblemente. Esto último
es sólo para la aplicación de un esfuerzo de
tracción, no de compresión.
Práctico 1
• Este práctico presenta los efectos de
compresión y tracción sobre un resorte con
distintas fuerzas.
• El práctico se realizará con un software de
una página web.
Módulo de Young
• Es una comparación entre lo que le ocurre a
un objeto sólido al aplicársele una fuerza y
la forma en que éste responde al suceso (se
deforma a cierta extensión).
• Módulo elástico= Esfuerzo / Deformación
• Esfuerzo
• Deformación
Y = (F/A) / (ΔL/Lo )
• Tiene el mismo valor para una tracción que
para una compresión.
• El módulo de Young es distinto para los
diversos materiales.
Valores típicos para el módulo
Sustancia
Acero
C obre
V idrio
C uarzo
Alum inio
Latón
M ódulo de Y oung
2
6 exp 10 N /m
2
14 exp 10 N /m
2
5.0 - 5.5 exp 10 N /m
2
2.7 exp 10 N /m
2
7 exp 10 N /m
2
6.1 exp 10 N /m
Aplicación del módulo
• Mide la resistencia de un sólido a un
cambio en su longitud, permitiendo así
calcular la resistencia a la flexión en sus dos
componentes por separado, la zona que se
contrae y la que se dilata.
Práctico 2
• En este práctico se mostrará como se
flexiona un elemento estructural básico
isótropo al aplicársele distintas fuerzas.
• Esto se realizará por medio de un software
facilitado por el Ingeniero Estructural Jorge
Nusser, llamado Quick Beam.
Conclusiones
• Para concluir se puede decir que para
estudiar la flexión de un material, se debe
realizar un gran estudio de sus propiedades
físicas.
• Es necesario comprender y cuantificar la
flexión y sobremanera, el punto de fractura
de los materiales, para poder construir
edificaciones seguras.
Esfuerzo
• Es la relación entre la magnitud de la fuerza
F aplicada (tensión o compresión) y el área
de la sección transversal A.
Esfuerzo = Fuerza / Área
Deformación
• Es la proporción entre el cambio de longitud
ΔL y la longitud inicial.
Deformación = Variación de longitud / Longitud
inicial
Cálculo de la constante
• La constante de estiramiento sólo se puede
calcular experimentalmente, esto se hace
aplicandole una fuerza F a un material y
calculando la longitud Δd que se estira el
cuerpo.
k =F/Δd