TEMA 4: SOLICITACIONES MECÁNICAS

Buenas chavales, lo primero de todo disculparme por no haber subido contenido al blog esta semana, pero hoy, ya os traigo un tema sobre los materiales y en concreto sobre las solicitaciones mecánicas a las que podemos exponer a un material. Vamos a ello.

TRACCIÓN:

La tracción en si es un tipo de esfuerzo interno el cual sufre un material si se le están aplicando dos fuerzas en diferente sentido, es decir, como si tirarais de cada extremo.

Al someter a un cuerpo o a un material a fuerzas de tracción lo que hacemos es estirarlo, si superamos el punto de fluencia, se comportará de una manera plástica, es decir, que cuando lleguemos a este punto habremos tirado demasiado del objeto y este no va a recuperar la misma forma exacta que tuvo en un principio, si por el contrario estamos delante de un material plástico significa que aunque superemos el punto de fluencia, el objeto volverá a su estado original como podría ser una goma. El ejemplo más típico es el de un muelle, si tu tiras no muy fuerte de los extremos del muelle y luego dejas de tirar, el muelle volverá a su estado original sin problemas, pero si por el contrario tiras del muelle superando su punto de fluencia, habrás deformado el muelle y este no volverá a tener su forma original.

Los materiales pétreos como el hormigón o demás piedras que podamos encontrar en la construcción se comportan bastante mal ante fuerzas de tracción, por el otro lado tenemos a los aceros y demás metales que a tracción tienen un comportamiento óptimo. Para poder hacer uso del hormigón, a este se le insertan una serie de barras de acero corrugado las cuales le cambian su propiedades mecánicas y hace que se comporte bien a tracción, ademas de tracción se comportará bien a compresión, que es su principal función constructiva.

La fractura que nos podemos encontrar puede ser dúctil o frágil. La dúctil es un tipo de fractura por la cual se va estrechando el material por su punto de rotura y poco a poco aparecen una seria de grietas que se van haciendo grades hasta el punto de que se genera la fractura del material por ese punto las hay de dos maneras de tipo copa y cono, cada una de ellas con su particular forma. Por otro lado tenemos la fractura frágil en la cual la rotura se genera de forma expontanea y no sufre deformación anterior a la rotura, directamente el material rompe por ese punto y deja tras él un corte limpio, sin curvas ni grietas, simplemente se rompe.

COMPRESIÓN:

Consiste en aplicar una fuerza de presión a un sólido y el cual reduce su volumen y se acorta en una determinada dirección.

Pueden producir estas fuerzas sobre el material abolladura o pandeo.

Abolladura: Es un fenómeno de inestabilidad elástica que afecta a elementos estructurales bidimensionales.

Pandeo: El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, como columnas o vigas.

Para soportar estos esfuerzos uno de los materiales mas usados por no decir el que más es el hormigón. Es una mezcla de piedras y gravas con agua que se convierten una vez fraguados en uno de los elementos más usados en la construcción y edificación de viviendas. Soporta muy bien esos esfuerzos pero si se le solicita a esfuerzos de tracción es un material que deja mucho que desear. Para que soporte mas se le incrustan unas barras de acero corrugado el que le aporta algo de elasticidad al hormigón, en este caso, estaremos hablando de hormigón armado.

En caso de fallo del material se podrían observar grietas en el trozo de material como desconchones o grietas, pero si ese trozo de material esta aguantando una cantidad de peso alto y es en un único apoyo, se podría venir abajo lo que estuviera sujetando. 

FLEXIÓN:

Es un tipo de deformación que puede sufrir un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. 

Un caso típico son las vigas,, y estas trabajan normalmente por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas. El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos que recibe el nombre de fibra neutra y que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se le llama momento flector.

El típico material que en que se suele pueden apreciar estos esfuerzos son las vigas, estas normalmente suelen estar de hechas de acero. Se les da una forma especial con una serie de ángulos de tal forma que soporten más peso y presenten menos síntomas debido a las fuerzas de flexión. 

Las fuerzas llegaran a sobrepasar unos límites altos podrían llegar a deformar tanto el material que si llegaran a un punto tan alto podrían partir en dos. La típica rotura es como si partimos un regla en dos con un grieta en medio del material con un corte seco, sin previo aviso partiría, lo que se puede apreciar es que habrá una flexión del material, le saldrá una especia del barriga en dirección a la fuerza aplicada.

CORTADURA O CIZALLA:

El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el esfuerzo interno resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de una viga o un pilar.

Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión cortante. La tensión cortante o tensión de corte es aquella que actúa tangente al mismo.

En piezas alargadas, como vigas y pilares, el plano de referencia suele ser un paralelo a la sección transversal. A diferencia del esfuerzo normal, es más difícil de apreciar en las vigas ya que su efecto es menos evidente. Mirando solamente el material es bastante difícil observar a simple ojo el efecto que pudiera estar afectando a un viga o columna. Es parecido al efector torsor, ya que dos fuerzas de diferentes sentidos tiran del material produciendo una superficie de corte sobre el material como sufren por ejemplo una hoja de papel cuando esta siendo cortada por unas tijeras. 

El tipo de fallo que podríamos apreciar es que hubiese alguna muesca en el material como si la hubieran intentado cortar, esto se debe a que las fuerzas que se aplican sobre ese trozo de material en particular tienen diferente dirección y hace que una parte del material vaya hacia una dirección y otra hacia otro.

TORSIÓN:

Torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica una fuerza sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos. La torsión se caracteriza porque cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.

El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de solicitación la sección transversal de una pieza en general. Salen una serie de marcas por las líneas de flujo. Diferenciar una fuerza de torsión a simple vista es difícil al igual que pasaba con las de corte o cizalla. Son fuerzas que se cruzan en sentido y por lo tanto o tienden a retorcer o a cortar el material, como podrían ser unas vigas o unas columnas.

Como sucede como si lo hiciéramos con barro o con plastilina en el colegio si cogemos un churro de un material o un columna o una barra de acero, y la retorcemos, conforme vayamos retorciendo con más fuerza habrá una zona en la que material se empiece a retorcer de más y se empezará a estrechar hasta llegar a un punto en el que se produce un corte en el material. Elementos constructivos como el acero resisten bastante mejor que el hormigón por ejemplo estos esfuerzos tanto el de cizalla como el de torsión. Ya que es un elemento rígido y por tanto a compresión es el mejor pero para estos dos tipos de esfuerzos no es el material que nosotros teníamos que tener en cuenta a la hora de elegir un material para construir o diseñar.

Unos ejes de un mecanismo o un tornillo también son los típicos ejemplos de torsión. Al apretar un tornillo o tuerca, le exigimos un esfuerzo de torsión el cual debe de aguantar para quedar apretado.

Con esto me despido chavales, espero que os haya sido útil para vuestro trabajo o simplemente para documentaros. Próximamente os traeré un tema sobre el mecanizado básico, será una entrada profunda y con bastante contenido e información que espero que os sea de ayuda. Saludos!