clase 1-resistencia de materiales-ucv
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CURSO: RESISTENCIA DE MATERIALES
DOCENTE: Ing. Alex Daz Daz
TEMA: PRINCIPIOS BASICOS DE RESISTENCIA DE LOSMATERIALES
INGENIERA CIVIL
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En Ingeniera, se requiere el uso de materiales apropiados
para la construccin de obras civiles, edificaciones y
maquinarias.
Sin embargo, se requiere tambin definir un sistema de
unidades de medida con el que se trabajar.
Introduccin
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Existen dos sistemas de unidades principales:
Sistema Mtrico: Aceptado internacionalmente, se conoce
por el nombre Sistema Internacional de unidades, el cual se
abrevia SI.
Sistema Anglosajn: de uso en los EEUU, cuyo nombre es
English Gravitational Unit System (EGU). Lo que significa
unidades gravitacionales inglesas.
Sistemas de Unidades
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Unidades
TABLA N 1. DIMENSIONES BSICAS EN EL SISTEMA SI Y EGU.
MAGNITUDSISTEMA
INTERNACIONAL (SI)SISTEMA ANGLOSAJN
(EGU)
LONGITUD METRO (m) PIE (ft)
TIEMPO SEGUNDO (s) SEGUNDO (s)
FUERZA NEWTON (N) LIBRA (lbf)
MASA KILOGRAMO (kg) SLUG
TEMPERATURA KELVIN (K) F
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Definiciones Bsicas
Se define Esfuerzo o Tensin a la fuerza por unidad de superficie referidaen la que se distribuye la fuerza.
= F/S
Signos (+) Traccin o alargamiento, (-) Compresin.
Unidades Sistema Internacional:
Fuerza: Newton, Superficie: m2, Tensin: Pascal = N/m2, KPa, MPa, GP
Magnitud\Sistema c.g.s. Tcnico S.I.
Momento dyn.cm kp.m N.m
1kg.m = 981.105 1 9,8
Tensin dyn/cm2 kp/m2 N/ m2 =
1kg/cm2
= 98,1.104
104
9,8. 104
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De acuerdo a las Leyes de Newton, a toda accin corresponde
una reaccin.
Cuando se aplica una fuerza externa a un cuerpo slido y este
permanece esttico, se produce una reaccin interna que
equilibra la fuerza externa.
La magnitud de la reaccin interna es el esfuerzo y laconsecuencia inmediata de la existencia de un esfuerzo es la
deformacin.
Fuerzas
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Efecto de una Fuerza sobre un Slido
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La magnitud de la reaccin en cada enlace depende de l
magnitud de la fuerza aplicada y de la cantidad de partculas qu
resisten la accin de esa fuerza.
La cantidad de enlaces que soporta tal fuerza esta directament
relacionada con el rea transversal a la direccin en que acta
fuerza.
La magnitud del efecto es directamente proporcional a F
inversamente proporcional a A
A
Ps
Efecto de una Fuerza sobre un Slido
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Se ocupa del estudio de los efectos causados por la accin d
cargas externas que actan sobre un sistema deformable.
Calcula las deformaciones correspondientes y las relaciones qu
existen entre la accin de las cargas externas y las fuerzas interna
inducidas.
En base al anlisis, concluye si una pieza es capaz de resistir u
sistema de cargas propuesto.
Resistencia de Materiales
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Los principales materiales de construccin son:
Acero: Muy utilizado en instalaciones industriales.
Hormign Armado: Hormign con barras de refuerzo de acer
Muy utilizado en la construccin de edificios.
Madera: Se utiliza en instalaciones provisorias y como parde la estructura de viviendas. No tiene un uso masivo en Chile
Materiales de Construccin y Montaje
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El acero es una aleacin de hierro y carbono, donde este ltim
no supera el 2,1% en peso.
Es un metal muy duro y tenaz, pero tambin es dctil, es decir, s
deforma antes de romperse, por lo que es un muy buen material d
construccin.
Existen perfiles normalizados para vigas, columnas, y otro
elementos estructurales.
Su densidad es de alrededor de 7.850 kg/m3.
Acero
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Ejemplo de estructura de acero
Acero
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Hormign Armado
El hormign corresponde a una mezcla de cemento, arena, agu
ridos (piedras) con una dosificacin determinada.
El hormign en masa es un material rgido y duro, que una v
fraguado resiste esfuerzos de compresin considerables.
No obstante, el hormign no tiene buena resistencia a la tracci
por lo que se combina con barras de acero, las que resisten es
esfuerzos.
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Hormign Armado
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Madera
La madera es un material estructural caracterizado por su ligerez
su resistencia y su calidad de recurso renovable.
La madera es un material anisotrpico, es decir, presenta distinta
propiedades en cada direccin.
En la direccin longitudinal a las fibras, su resistencia es much
mayor que en direccin transversal.
Sus desventajas son su poca durabilidad en ambientes agresivos
su baja resistencia al fuego.
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M d
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Madera
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a) Estticos; que simulan el comportamiento del material con pequea
velocidades de aplicacin de las cargas:
. Traccin
. Compresin
. Dureza
b) Dinmicos; que modelizan el comportamiento frente a cargas variables
con el tiempo:
. Fatiga
. Resiliencia
Ensayos Mecnicos
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1. Ductilidad: Es la habilidad de un material para deformarse antes de
fracturarse.
Es una caracterstica muy importante en el diseo, puesto que un
material dctil es usualmente muy resistente a cargas por impacto.
Tiene adems la ventaja de avisarcuando va a ocurrir la fractura, al
hacerse visible su gran deformacin.
Algunos Conceptos
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2. Elasticidad: Es la habilidad que tiene un material que ha sido deformad
de alguna manera para regresar a su estado y tamao original, cuand
cesa la accin que ha producido la deformacin.
Cuando el material se deforma permanentemente, de tal manera qu
no pueda regresar a su estado original, se dice que ha pasado su lmi
elstico.
3. Dureza: Mide la resistencia a la penetracin sobre la superficie de u
material, efectuada por un objeto duro.
Algunos Conceptos
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4. Fragilidad: Es lo opuesto de ductilidad.
Un material frgil no tiene resistencia a cargas de impacto y se fractu
an en cargas esttica sin previo aviso.
Tanto la fragilidad como la ductilidad de un material son mediad
arbitrarias, pero puede decirse que un material con un alargamien
mayor de 5% es dctil y menor de 5% es frgil.
Algunos Conceptos
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5. Maleabilidad: Es la propiedad que permite que un material se defor
mediante martilleo, rolado o prensado, sin romperse. La maleabilid
se aumenta normalmente cuando el metal esta caliente.
6. Plasticidad: Es la habilidad de un material para adoptar nuevas form
bajo la presin y retener esa nueva forma.
7. Carga: Las cargas son fuerzas externas que actan sobre las estructu
Los tipos de carga ms habituales son:7.1 Los pesos situados sobre las estructuras.7.2 El peso de la propia estructura.7.3 La presin del agua.7.4 La fuerza del viento.
Algunos Conceptos
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8. Esfuerzo (): Fuerza aplicada a un rea A conocida (kg/cm2).
Algunos Conceptos
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8.1 Esfuerzo de Tensin o Traccin: Los extremos del material son estirado
hacia afuera para alargar al objeto.
8.2 Esfuerzo de Compresin: Los extremos del material son empujados parcontraer al mismo.
Traccin y Compresin
TRACCIN
COMPRESIN
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8.3 Esfuerzo de Corte: Ocurre cuando sobre el cuerpo actan fuerzas que
tienden a cortarlo o desgarrarlo. En este caso, la superficie de corte esperpendicular a la fuerza aplicada.
Corte
CORTE
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8.4 Esfuerzo de Flexin: Ocurre cuando sobre el cuerpo actan fuerzas que
tienden a doblarlo. En este caso, una parte del cuerpo se comprime y lotra se tracciona.
Flexin
FLEXIN
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8.5 Esfuerzo de Torsin: Ocurre cuando sobre el cuerpo actan fuerzas que
tienden a retorcerlo. Un caso es cuando se usa una llave para abrir unpuerta.
Torsin
TORSIN
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Esfuerzos en la Prctica
1) FLEXIN
2) TRACCIN
3) FLEXIN
4) COMPRESIN
5) CORTE
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9. Deformacin Unitaria ():
Consideremos a la barra de seccin constante que soportan una cargaxial P en su extremo.
Bajo la accin de la carga, la barra sufrir u
deformacin que denominaremos con la let
griega (delta)
(psilon): deformacin unitaria
: deformacin total (LFLI)
L : longitud original
Deformaciones
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9. Deformacin (Unitaria) Elstica
Deformacin restaurable, debido a un esfuerzo aplicado. Se present
tan pronto como se aplica la fuerza, permanece mientras se aplica e
esfuerzo y desaparece tan pronto como se retira la fuerza.
10.Deformacin Plstica
Deformacin permanente de un material, cuando se quita el esfuerzo
el material no regresa a su forma original.
Deformaciones
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