ESFUERZO DE CORTE Y APLASTAMIENTO. TEORÍA Y CONCEPTOS BÁSICOS DE RESISTENCIA DE MATERIALES 👨‍🏫

Summary

Este video explica el concepto de esfuerzo cortante en estructuras, abordando su funcionamiento en conexiones como pernos y placas. Se describe cómo las fuerzas aplicadas causan cortes en los materiales y cómo los esfuerzos internos generan resistencia, evitando el corte completo. El esfuerzo cortante puede ser simple o doble, y se ilustra mediante ejemplos prácticos. Además, se mencionan otros tipos de esfuerzo como el de aplastamiento, crucial para el diseño de conexiones y soportes. Se destacan fallos típicos por corte y aplastamiento, y se enfatiza la importancia de entender estos conceptos para diseñar estructuras más seguras.

Takeaways

• 😀 El esfuerzo cortante es una fuerza interna que se genera en una sección de un material al someterlo a una carga externa, y se calcula usando el área de la sección transversal.
• 😀 En un sistema de placas unidas por un perno, la fuerza aplicada genera un esfuerzo de corte que evita que el sistema se desplace libremente.
• 😀 El esfuerzo cortante promedio en un perno se calcula tomando en cuenta la sección transversal paralela a la fuerza aplicada.
• 😀 Cuando un perno transmite una carga en una conexión con varias secciones transversales, el sistema está expuesto a corte doble.
• 😀 El esfuerzo cortante promedio se calcula con la carga aplicada y la área de las secciones transversales que transmiten la carga.
• 😀 En el sistema internacional, las unidades para calcular el esfuerzo cortante son el pascal (Pa), mientras que en el sistema americano se usa el psi.
• 😀 El corte simple implica un solo plano de corte, mientras que el corte doble involucra dos planos paralelos, lo que afecta el diseño de las conexiones.
• 😀 En conexiones donde las fuerzas actúan sobre el material, las fallas pueden ocurrir por corte, funcionando de manera similar a cómo los pernos transmiten la carga.
• 😀 El esfuerzo de aplastamiento es otro tipo de esfuerzo, que se genera cuando un elemento (como un perno) presiona sobre otro (como una placa).
• 😀 El esfuerzo de aplastamiento se calcula usando el área de la proyección de la superficie de contacto entre dos elementos, como el diámetro del perno y el espesor de la placa.
• 😀 Entender el esfuerzo cortante y el esfuerzo de aplastamiento es fundamental para evitar fallas en las conexiones y diseñar estructuras seguras y resistentes.

Q & A

¿Qué es el esfuerzo cortante y cómo se manifiesta en una estructura?

El esfuerzo cortante es una fuerza interna que se desarrolla cuando dos placas o elementos están unidos y se les aplica una carga. Se manifiesta como una resistencia en la unión de los elementos que impide que estos se deslicen o se corten. En el caso de un perno, el esfuerzo cortante se presenta cuando las fuerzas externas generan una reacción que intenta separar las placas.

¿Cómo se calcula el esfuerzo cortante promedio en una sección transversal?

El esfuerzo cortante promedio se calcula utilizando la fórmula: τ = F / A, donde F es la fuerza aplicada y A es el área de la sección transversal del material que está siendo cortada. El área A corresponde a la sección morada que se forma en la unión de las placas.

¿Qué sucede cuando el perno está expuesto a corte simple?

Cuando un perno está expuesto a corte simple, solo una sección transversal del perno transmite la carga entre los elementos. En este caso, el esfuerzo cortante se distribuye en esa única sección, lo que puede llevar a una falla si el esfuerzo excede la capacidad del material para resistirlo.

¿Qué ocurre cuando un perno está expuesto a corte doble?

En el caso de corte doble, el perno se encuentra con dos secciones transversales que transmiten la carga. Esto genera dos puntos de esfuerzo cortante, lo que reduce la carga que cada sección debe soportar. El perno está expuesto a una carga distribuida entre estas dos secciones, aumentando su resistencia al corte.

¿Qué es el esfuerzo por funcionamiento y cómo se calcula?

El esfuerzo por funcionamiento se refiere a la carga que provoca la perforación o el corte parcial de un material, como en el caso de una madera perforada. Se calcula tomando en cuenta el perímetro del punzón o de la superficie que está siendo perforada y el grosor del elemento, generando un esfuerzo de corte concentrado sobre esas áreas.

¿Cuáles son los fallos típicos asociados con el esfuerzo por funcionamiento?

Los fallos típicos por funcionamiento ocurren cuando el esfuerzo aplicado excede la capacidad del material para resistir la perforación o el corte. En una muestra de madera, por ejemplo, podemos observar la evolución de una perforación desde su inicio hasta que el material se perfora completamente. Estos fallos son especialmente importantes en la perforación de columnas y otros elementos de soporte.

¿Qué diferencia existe entre corte simple y corte doble en las conexiones?

La principal diferencia entre corte simple y corte doble es la cantidad de planos de corte. En el corte simple, hay un solo plano de corte que actúa sobre el perno, mientras que en el corte doble, el perno está expuesto a dos planos de corte paralelos que distribuyen la carga y mejoran la resistencia del sistema.

¿Qué es el esfuerzo de aplastamiento y cómo se calcula?

El esfuerzo de aplastamiento es una fuerza de compresión que se produce en la superficie de contacto entre dos elementos. Se calcula tomando la fuerza aplicada sobre el área de contacto, que generalmente se proyecta sobre la superficie de contacto, como el área de un rectángulo definido por el diámetro del perno y el espesor de la placa.

¿Por qué es importante tener en cuenta el esfuerzo de aplastamiento en las conexiones?

Es importante considerar el esfuerzo de aplastamiento al diseñar conexiones porque este tipo de esfuerzo puede provocar desgaste y abolladuras en las superficies de contacto. Si no se tiene en cuenta, se podrían generar fallas en las conexiones, especialmente en elementos como pernos y placas que están bajo carga continua.

¿Qué tipos de fallos por aplastamiento son comunes en las estructuras?

Los fallos por aplastamiento más comunes se producen cuando la superficie de contacto entre dos elementos no puede soportar la carga. Esto puede ocurrir entre columnas y losas, o entre una zapata y el terreno, donde el área de contacto es insuficiente para resistir la presión aplicada, lo que provoca deformaciones y fallas estructurales.