Blog Manuel Vallina: Solicitaciones mecánicas de los materiales

Solicitaciones mecánicas de los materiales

Una solicitación regularmente es una fuerza externa que actua sobre una estructura, y dependiendo de donde y como sea la fuerza externa que se produzca sobre la estructura habrá diferentes tipos; de tracción, torsión, compresión, cortadura, flexión.

Al contruir una estructura se necesita tanto un diseño adecuado como unos elementos que sean capaces de soportar las fuerzas, cargas y acciones a las que va a estar sometida. Los tipos de esfuerzos que deben soportar los diferentes elementos de las estructuras son:

- Tracción: En el cálculo de estructuras e ingeniería se denomina tracción al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

Un cuerpo sometido a un esfuerzo de tracción sufre deformaciones positivas (estiramientos) en ciertas direcciones por efecto de la tracción. Sin embargo el estiramiento en ciertas direcciones generalmente va acompañado de acortamientos en las direcciones transversales.

Cuando se trata de cuerpos sólidos, las deformaciones pueden ser permanentes: en este caso, el cuerpo ha superado su punto de fluencia y se comporta de forma plástica, de modo que tras cesar el esfuerzo de tracción se mantiene el alargamiento; si las deformaciones no son permanentes se dice que el cuerpo es elástico, de manera que, cuando desaparece el esfuerzo de tracción, aquél recupera su longitud primitiva.

Son muchos los materiales que se ven sometidos a tracción en los diversos procesos mecánicos. Especial interés tienen los que se utilizan en obras de arquitectura o de ingeniería, tales como las rocas, la madera, el hormigón, el acero, varios metales, etc.

Cada material posee cualidades propias que definen su comportamiento ante la tracción. Algunas de ellas son:

- Elasticidad (módulo de elasticidad)
- Plasticidad
- Ductilidad
- Fragilidad

Ejemplo del resultado del esfuerzo de tracción

Aquí podemos ver los tipos de tracción y
compresión que hay depende por donde
hagas el esfuerzo

- Compresión: Las fuerzas que pueden hacer que una barra se aplaste o comprima se llaman fuerzas de compresión. Hace que se aproximen las distintas partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Cuando colocamos una estatua sobre su pedestal, sometemos a ese pedestal a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura.

Ejemplo de esfuerzo de compresión

Resultado después de ejercer
un esfuerzo de compresión

Imagen animada del resultado del
esfuerzo de compresi

- Flexión: Las fuerzas que actúan sobre una barra y tienden a hacer que se doble, se denominan fuerzas de flexión. Es una combinación de compresión y tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a flexión se acortan, las inferiores se alargan. Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona. También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros.

Ejemplo de un esfuerzo de flexión

Ejemplo de esfuerzo de flexión

- Cortadura: Las fuerzas de cizalla o cortadura actúan de forma que una parte de la estructura tiende a deslizarse sobre la otra. Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares a una pieza, haciendo que las particulas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras. Al cortar con unas tijeras una lámina de cartón estamos provocando que unas partículas tiendan a deslizarse sobre otras. Los puntos sobres los que apoyan las vigas estan sometidos a cizalladura.

Otro ejemplo de cortadura

- Torsión: Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión los ejes que giran, las manivelas, los cigüeñales, etc..