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TRACCIN Y COMPRESIN

AFECTOS INTERNOS DE LAS FUERZAS

1.- BARRA CARGADA AXIALMENTE.Probablemente, el caso muy sencillo que se

puede considerar para empezar es el de una barra mecnica inicialmente recta de

seccin constante, sometidas a sus extremos a dos fuerzas coliniales dirigidas en

sentidos opuestos y que actan en el centro de las secciones. Para que haya equilibrio

esttico, las magnitudes de las fuerzas deben ser iguales. Si estn dirigidas en sentido de

alejarse de la barra, se dice que sta est sometida a la traccin, mientras que se actan

hacia la barra, existe un estado de compresin. !n la fig. " estn representados los dos

casos. #ajo la accin de estas dos fuerzas aplicadas se originan otras fuerzas internas

dentro de la barra que pueden estudiarse imaginando un plano que la corte en un punto

cualquiera y sea perpendicular a su eje longitudinal. !n la fig. $a se designa este planopor a%a. Por razones que se estudiarn ms tarde, el plano no deber estar &demasiado

cerca' de ninguno de los extremos de la barra. Si suponemos, para el estudio que se

quita la parte de la barra situado a la derecha del plano como en la fig. $b, deber

sustituirse por el efecto que ejerce sobre la parte izquierda. Por este procedimiento

considerar el corte de un plano, las fuerzas que eran internas originalmente se

con(ierten en externas respecto a la parte del cuerpo que queda. Para que exista

equilibrio de la parte izquierda, este &efecto' debe ser una fuerza horizontal de magnitud

P, aunque estas fuerzas que actan normalmente a la seccin a%a, es en realidad, las

resultantes de las fuerzas de partidas que actan en dicha seccin en sentidoperpendicular a ella.

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2.- DISTRIBUCION DE LAS FUERZAS RESISTENTES.)legados a este punto, es

necesario hacer una hiptesis sobre el modo en que (ar*an estas fuerzas de partidas, y

como las fuerza aplicadaPacta en el centro, se suele admitir que son uniformes en

toda la seccin. !sta distribucin probablemente no se dar nunca exactamente, a

consecuencia de la orientacin caprichosa de los granos cristalinos de que est

compuesta la barra, el (alor exacto que acta en cada elemento de la seccin trans(ersal

es funcin de la naturaleza y la orientacin de la estructura cristalina de ese punto, pero

para el conjunto de seccin de hiptesis de una distribucin uniforme da una exactitud

aceptable desde el punto de (ista de la ingenier*a.

3.- TENSION NORMAL. !n el lugar de hablar de las fuerzas internas que actan

sobre un elemento de superficie, probablemente es ms significati(o y ms til para la

comparacin considerar la fuerza normal que actan sobre una superficie de la seccin

trans(ersal. )a intensidad de la fuerza normal por unidad de superficie se llama tensin

normaly se mide en unidades de fuerza por unidad de superficie, +g cm2

. - (eces

se usa la expresin tensin totalpara expresar las fuerzas resultantes axial total, en +g.

Si las fuerzas aplicadas a los extremos son tales que esta est sometida a traccin, se

establecen tensiones de traccin en la misma si sta est sometida a compresin,

tenemos tensiones de compresin. !s esencial que la l*nea de aplicacin de las fuerza

pase por el centro de cada seccin trans(ersal de la barra.

4.- PROVETAS DE ENSAYO.)a carga axial representada en la fig. $a es frecuente en

los problemas de dise/os de estructuras y de mquinas. )a simular esta carga en el

laboratorio se coloca una probeta entre las mordazas de una mquina de ensayo del tipo

accionado elctricamente a de una hidrulica, mquinas usadas corrientemente en los

laboratorios de ensayo materiales para aplicar una traccin axial.

!n un intento de tipificar los mtodos de ensayo, la Sociedad -mericana de !nsayo de

0ateriales, comnmente conocida por -.S.1.0. 2a redactado especificaciones que son

de uso comn 3S- . !n numerosos pa*ses de -mrica y !uropa. Se prescribe (ariostipos de probetas para materiales metlicos y no metlicos, tanto para ensayo de traccin

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como de compresin, pero solo mencionaremos ahora dos de ellos, uno para chapas

metlicas de espesor mayor 4 "5 pulgadas 6unos 78 mm9 que aparece en la fig. 4, y

otro para metales de espesor mayor de un ",: pulgadas y que tiene el aspecto que

aparece en la fig. 7.

)as dimensiones indicadas son las especificadas por la -.S.1.0., pero los extremos de

las probetas pueden tener cualquier forma que se adapte a las mordazas de las mquinas

de ensayo que aplique la carga axial. ;omo se puede (er en las figuras la parte central

de las probetas es algo ms delgadas que las extremas para que no se produzca el fallo

en las parte de las mordazas. )os chaflanes redondeados que se obser(an tienen por

objeto e(itar que se produzca las llamadas concentraciones de esfuerzos en la transicin

entre las dos anchuras diferentes.

por la longitud patrn L, es decir e ? >L .

@eneralmente se expresa la deformacin en cent*metros por cent*metros, por lo que es

adimensional. - (eces se usa la expresin deformacin total para indicar el

alargamiento en cent*metros

.

6.- CURVA TENSIN-DEFORMACINA ;uando se aumenta gradualmente la carga

axial por incrementos de carga, se mide el alargamiento de la longitud patrn para cada

incremento, continuando de este modo hasta que se produce la rotura de la probeta.

;onociendo el rea original de la seccin trans(ersal de la probeta puede obtenerse la

tensin normal, representada por B, para cada (alor de la carga axial, simplemente

utilizando la relacinA

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B ?P

A

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tanto, para describir esta zona inicial del comportamiento del material, podemos

escribirA

B ? !e