RESISTENCIA DE MATERIALES Catedra Canciani - Estructuras I RESISTENCIA: capacidad de un material para resistir las cargas y para soportar esfuerzos sin sufrir deformación permanente o ruptura RESISTENCIA de MATERIALES: disciplina que estudia la relación entre las fuerzas externas y los efectos que estas fuerzas producen en su interior ENSAYO DE TRACCIÓN: prueba para determinar el comportamiento de un material a la tracción, en la cual se amordazan los extremos de una muestra y se estira de ellos hasta provocar la rotura. Es la prueba más corriente para materiales estructurales. Estiramiento Estiramiento Reducción de sección Reducción de Sección Período Elástico Rotura Fluencia TENSIÓN Deformación Plástica Límite Elástico DEFORMACIÓN DUCTIBILIDAD: Fluencia Período Elástico Rotura Deformación Plástica Período Elástico Rotura Permite tener una deformación plástica después de haber estado sometido a un esfuerzo superior al límite elástico y antes de romperse. Es una propiedad deseable en un material ya que el comportamiento plástico es un aviso visual que permite prevenir el colapso TENSIÓN TENACIDAD: DURO PERO FRÁGIL Permite absorber energía antes de romperse. Viene representada por el área de la curva de esfuerzos y deformaciones. Los materiales DÚCTILES son mas TENACES que los FRAGILES DUCTIL Y TENAZ DEFORMACIÓN Un material tiene un comportamiento elástico cuando la deformación producida por la acción de una carga, cesa al desaparecer la misma. Un material se comporta como linealmente elástico cuando la deformación que experimenta bajo la acción de una carga es directamente proporcional a la magnitud de la misma. Los materiales que se utilicen en una estructura resistente deben comportarse en forma LINEALMENTE ELASTICA durante toda la vida útil de la misma. Materiales Linealmente Elásticos el acero, el hormigón, la mampostería, la madera, las membranas textiles y el aluminio. TENSIÓN TENSIÓN Período Elástico Límite Elástico DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN La relación entre la tensión a que está sometido un material y su deformación se denomina módulo de elasticidad E. Deformación = Tensión / E (ley de Hook) E del acero E del aluminio E del hormigón = = = 2.100.000 Kg/cm2 700.000 Kg/cm2 220.000 Kg/cm2 Esto significa que a la misma tensión el aluminio se deforma 3 veces mas que el acero. El período elástico de un material se verifica hasta una determinada tensión, a partir de la cual las deformaciones dejan de ser proporcionales a la carga. En este punto el diagrama deja de ser recto y se denomina Límite de Fluencia. En el período de fluencia se experimentan grandes deformaciones con pequeños incrementos de cargas. TENSIÓN Fluencia Límite Elástico DEFORMACIÓN Al seguir incrementando la tensión, se produce la rotura, en un punto denominado Tensión de Rotura. TENSIÓN Fluencia Rotura Límite Elástico DEFORMACIÓN Esta forma de rotura se la denomina rotura dúctil, porque antes que ocurra la misma se producen grandes deformaciones, hecho muy conveniente porque la estructura nos “avisa” que está teniendo problemas, dándonos tiempo para repararla y evitar el colapso. Ejemplos: acero, hormigón, madera y aluminio entre otros. En el cálculo y dimensionamiento de una estructura se busca que las tensiones de trabajo no superen, en ningún elemento de la misma y durante toda la vida útil, las tensiones de falla. A fin de asegurarnos de que esto se cumpla se adoptan coeficientes de seguridad que dependen de varios factores: La función de la estructura: un hospital o una central eléctrica tienen coeficientes de seguridad mayores que un depósito de mercaderías. El tipo de elemento considerado: las columnas, cuya falla podría traer aparejado el colapso de la estructura, tienen coeficiente de seguridad mayor que las losas. Los materiales con calidad constante asegurada mediante un proceso de producción controlado, como ser el acero, tiene coeficiente de seguridad menor que los de calidad variable, como ser la madera. Período Elástico LEY DE HOOKE Período Elástico Fluencia Rotura LEY DE HOOKE TENSIÓN Establece que el esfuerzo de un cuerpo es directamente proporcional a la deformación que produce, siempre y cuando el esfuerzo no supere el límite elástico. Límite Elástico TENSION ADMISIBLE σ FALLA / ɤ (1,5 a 2) TENSION ADMISIBLE σ FALLA DEFORMACIÓN / ɤ (4 a 5) Son materiales cuya resistencia no depende de la dirección en la cual se aplican las cargas . Son materiales isotrópicos el acero y el aluminio. Son materiales cuya resistencia depende de la dirección en la cuál se aplican las cargas. Ejemplos: La Madera, cuya resistencia varía si la carga se aplica en la dirección de la veta o perpendicular a la misma. El Hormigón Armado, cuya resistencia varía de acuerdo a la posición de las armaduras. Muchas gracias