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Tipos de esfuerzos estructurales

noviembre 5, 2021
tipos de esfuerzos estructurales

Cuando una fuerza (o momento) actúa sobre un elemento, este se ve afectado en mayor o menor medida por las partículas del mismo. Estas partículas en su afán de mantener el equilibrio, su unión o su propia cohesión, reaccionará con un conjunto de fuerzas internas.

Estas fuerzas internas son llamadas esfuerzos o tensiones. De acuerdo a como sean las fuerzas de acción, tenemos diferentes tipos: Tracción, Compresión, Flexión, Torsión y Cortante.

¿Qué es un esfuerzo?

Son un conjunto de fuerzas internas a la que está sometida un cuerpo a consecuencia de solicitaciones que actúan sobre él.

Pero antes de hablar a profundidad sobre los esfuerzos, nos hacemos la siguiente pregunta:

¿Qué es una estructura?

Una estructura es un cuerpo capaz de resistir cargas sin que exista una deformación excesiva de una de las partes con respecto a otra.

Es así que, la función de la estructura consiste en transmitir adecuadamente las fuerzas de un punto a otro en el espacio, sin que esta pierda su estabilidad.

Tipos de esfuerzos

1. Tracción

El cuerpo está sometido a un esfuerzo de tracción cuando se le aplican dos fuerzas en sentido opuesto, estirando el elemento tal como se puede observar a continuación.

Ejemplos de tracción

Muchos puentes modernos, en especial los puentes atirantados y los puentes colgantes utilizan cables de acero para sostener el tablero por donde van a circular los vehículos. Estos cables se denominan tirantes y están sometidos a tracción.

Otro ejemplo de tracción se puede observar en la lanza de un remolque, ya que esta barra está sometida a un esfuerzo de tracción, puesto que la fuerza que ejerce el vehículo tiende a estirarla hacia adelante, y este al desplazarse, por efectos del rozamiento de las ruedas del remolque con la carretera y la resistencia aerodinámica de este, se genera una fuerza de reacción que tiende a estirar la barra hacia atras.

El cable de una grúa también es un ejemplo de tracción. Ya que el peso de la carga tiende a estirar hacia abajo, mientras que para contrarrestar dicha fuerza, la estructura de la grúa ejerce una fuerza igual, pero hacia arriba.

2. Compresión

Un cuerpo está sometido a esfuerzos de compresión cuando se le aplican dos fuerzas en sentido opuesto que tienen tendencia a aplastarlo.

Ejemplos de compresión

En construcción, uno de los ejemplos más comunes de esfuerzos de compresión es el que resisten las columnas, pilas o pilares, muros de carga, etc. Estos elementos estructurales deben soportar el peso del edificio que los contienen y de la carga viva que actúan sobre ello.

Otro ejemplo un poco más común, son las patas de sillas y mesas sometidas a compresión siempre, ya sea por su propio peso o por soportar un peso encima de estos. Para este tipo de esfuerzos, una fuerza de reacción que proviene del suelo, y que tiene sentido ascendente, contrarresta la fuerza ejercida por el peso.

3. Flexión

Una carga está sometida a flexión cuando recibe una o más fuerzas que tienden a doblarla.

Ejemplos de esfuerzos de flexión

Un ejemplo claro de flexión, a pesar de que no se pueda notar a simple vista, es la plataforma de un puente sometido a cargas constantes producto del paso de los vehículos. En este caso, la flexión es muy pequeña, casi inobservada, debido a que estas son diseñadas para que sean rígidos.

Otro caso similar de esfuerzo a flexión son las vigas de las estructuras.

4. Cortante

Un cuerpo está sometido a un esfuerzo cortante cuando se le aplican dos fuerzas en sentido opuesto que tienen la tendencia a cortarle.

Ejemplos de cortante

Otro término utilizado para el esfuerzo a cortante es la de «Cizalladura», y a continuación te mostraré algunos ejemplos de ellos:

Un caso de cortante en ingeniería se puede observar en los extremos de las vigas de un edificio, ya que estas están sometidas a un esfuerzo de cizalladura. Como se va observar a continuación, hay dos fuerzas iguales u de sentido contrario, aplicadas a la derecha y a la izquierda de los puntos de apoyo, que tienen tendencia a cortar la viga.

Por una parte, la fuerza del peso que sostiene la viga y, por otro lado, la fuerza de reacción que ejerce el pilar o muro para sostener dicho peso.

5. Torsión

Un cuerpo está sometido a un esfuerzo de torsión cuando se le aplican dos fuerzas de sentido opuesto que tienen tendencia a «retorcerse».

Ejemplos de torsión

La mayoría de los ejes de maquinas están sometidos a torsión, como los de los aviones o aerogeneradores. Por ejemplo, la fuerza del viento hace girar los ejes en un sentido mientras que el generador, que se resiste a girar, ejercer una fuerza en sentido contrario.

En el caso de las estructuras frente a sismos, los elementos estructurales sufren de la famosa «flexotracción», y al momento de diseñar estos elementos, siempre tenemos que tener en cuenta que esta resista a estas solicitaciones.


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