DEFORMACIÓN EN BARRAS Los elementos estructurales se comportan de diversas maneras ante la aplicación de fuerzas externas. La aplicación de estas fuerzas provoca fuerzas internas en dichos elementos, las cuales cuando se aplican de manera distribuida originan esfuerzos. Los esfuerzos ocasionan desplazamientos de las partículas que conforman dichos elementos, comprimiéndose, alargándose, doblándose o torciéndose. En tal caso, se denomina deformación mecánica. También se pueden producir deformaciones causadas por la dilatación térmica, las cuales son independientes de las solicitaciones mecánicas (fuerzas), y que son función del comportamiento de los materiales ante los cambios de temperatura. El análisis de las deformaciones tiene básicamente dos objetivos. Por una parte las deformaciones deber ser limitadas, toda vez que los elementos estructurales pueden deformarse más allá de lo deseable, y en consecuencia ocasionar el colapso de acabados o mal funcionamiento de equipo y maquinaria. Y por otra parte, el poder obtener nuevas condiciones de análisis, que traducidas en ecuaciones, permiten resolver las incógnitas en estructuras hiperestáticas. La deformación puede producirse en una, dos o tres dimensiones, dando lugar a deformaciones lineales, superficiales y volumétricas, respectivamente. Para medir la deformación de los sólidos se utiliza la magnitud denominada Deformación Unitaria. Si se trata de deformación lineal o deformación espacial, se pueden identificar dos tramos de deformación: Deformación elástica.- El material constitutivo del cuerpo (elemento estructural), recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. Deformación plástica.- El material no recupera su forma original después de retirar la fuerza aplicada, debido a que los esfuerzos superan el valor del límite elástico del material, por lo cual la deformación plástica se produce después de la elástica. Deformaciones elásticas Existen determinados esfuerzos que provocan deformaciones típicas en los materiales, correspondiendo a la fuerza interna que los origina. FUERZA INTERNA Momento Flexionante Momento Torsionante Fuerza Normal Fuerza Cortante TIPO DE ESFUERZO De Flexión De Torsión Compresión o Tensión Cortante DEFORMACION ASOCIADA Flexión (Dobles) Torsión Acortamiento o Alargamiento Alargamiento oblicuo Los elementos estructurales se modelan para su estudio mediante barras rectas o curvas, la capacidad de carga de los elementos estructurales es de gran relevancia en la construcción de edificios y puentes, así como de máquinas y vehículos. Así mismo, la capacidad de oponerse a la deformación garantiza el correcto funcionamiento de los mismos. La deformación por flexión depende de las dimensiones, las características del material y, especialmente, de cómo se sujeten los extremos de las barras que constituyan a los elementos estructurales. En la deformación de las barras debido a un momento de torsión, las barras se retuercen alrededor del eje de la barra. La deformación por torsión se describe a través del ángulo de torsión φ. La ley de Hooke establece que el ángulo de torsión φ es proporcional al momento de torsión que actúa desde el exterior. Entre la deformación y la fuerza incidente existe una relación directa de proporcionalidad. Por eso, para determinar la deformación elástica también se requiere el índice del material aparte del esfuerzo. Este indicador, denominado módulo de elasticidad, describe la relación entre el esfuerzo y la deformación de un cuerpo rígido con un comportamiento elástico lineal. El módulo de elasticidad se puede calcular partiendo de los valores de medición de ensayes de materiales o determinar de manera gráfica con ayuda del diagrama de esfuerzo/deformación. En la resistencia de materiales, se tiene en cuenta el área elástica lineal, ya que, en esta área, la deformación del material es reversible. En el diseño de estructuras portantes o constructivas no se debe sobrepasar nunca el área elástica lineal. La ley de elasticidad de Hooke describe el cálculo de deformaciones bajo una determinada carga.
