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PCPI-1 IES LA ALBERICIA

ESFUERZOS MECÁNICOS

CURSO 2010-2011 J. LORENZO HERRERA VARÓN Profesor del PCPI-1


PCPI- 1 IES LA ALBERICIA Prof.: J. Lorenzo Herrera Varón

ESFUERZOS MECÁNICOS

Todos los cuerpos o piezas están sometidos a fuerzas o presiones que tienden a deformarlos y, por lo tanto se les requiere un esfuerzo de resistencia para contrarrestar estas fuerzas y/o presiones.

Las piezas, en general, están sometidas a varios tipos de esfuerzos simultáneos. Depende de su situación dentro de la estructura y de las fuerzas o presiones que actúen sobre ellas. Cuando una pieza está sometida a un sólo esfuerzo, se dice que está sometida a un esfuerzo puro. Un gancho en una pared, por ejemplo, estará sometido a un tipo de esfuerzo por el tornillo que lo aprieta contra la pared, y sometido a otro esfuerzo diferente por la bolsa con naranjas que cuelga de él. Un banco de la calle con listones de madera, sufrirá un tipo de esfuerzo en los listones, justo debajo del lugar en el que nos sentamos, y otro tipo de esfuerzo en las patas que están en contacto con el suelo. Aquí te muestro las fuerzas o presiones más importantes que actúan sobre las piezas y los materiales. En este caso nuestro, la madera. Te muestro, también, algún ejemplo de los que te rodean en la vida real para que te sea más sencillo comprender las fuerzas que actúan y el tipo de esfuerzo que tiene que realizar el material para resistirlas, no perder su forma primitiva o no llegar a romperse.


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FLEXIÓN

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Flexión. Un cuerpo está sometido a un esfuerzo de flexión, cuando sobre él actúa una fuerza o un peso que produce una deformación a lo largo de su eje.

En el caso de la madera, al flexar en exceso, llegaríamos al punto de rotura como en el dibujo 3. Para evitar esta rotura tendríamos que dimensionar la pieza considerando la fuerza que va a ejercer el peso sobre ella. El ejemplo típico de piezas de madera sometidas al esfuerzo de Flexión son las vigas y las viguetas de una estructura de madera.


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FLEXIÓN: EJEMPLOS

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Cuando nos sentamos en un banco la fuerza que ejerce nuestro peso somete a las piezas A, B, C y D señaladas, a un esfuerzo de resistencia a la flexión. Cuando colocamos libros en las estanterías sometemos a las baldas B a un esfuerzo de resistencia a la flexión. Generalmente las piezas sometidas al esfuerzo de resistencia a la flexión son las dispuestas en posición horizontal.


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COMPRESIÓN NORMAL A LAS FIBRAS

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Compresión. Un cuerpo está sometido a un esfuerzo de compresión, cuando, sobre él, actúa una fuerza que tiende a aplastarlo contra algo o cuando actúan dos fuerzas con direcciones opuestas, de manera que intenten oprimirlo.

En las piezas de madera la fuerza ejercida se puede presentar de dos formas: una perpendicular a las fibras de la madera, como en este caso, y otra paralela a las fibras de la madera, como veremos más adelante.


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COMPRESIร“N NORMAL A LAS FIBRAS EJEMPLOS

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En este ventanal la presiรณn que ejercen los peinazos sobre la pieza A somete a la misma a un esfuerzo de resistencia a la compresiรณn para evitar su aplastamiento. Cuando nos apoyamos en la balaustrada, los balaustres ejercen una presiรณn sobre la pieza A que la someten a un esfuerzo de resistencia a la compresiรณn para evitar su aplastamiento.


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COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA

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Compresión. Un cuerpo está sometido a un esfuerzo de compresión, cuando, sobre él, actúa una fuerza que tiende a aplastarlo contra algo o cuando actúan dos fuerzas con direcciones opuestas, de manera que intenten oprimirlo.

En este caso la compresión es paralela a las fibras de la madera por lo que tiende a doblarla pudiendo llegar a la rotura de la misma, si las fuerzas son considerables. En piezas alargadas esta compresión es similar a la reistencia al pandeo, que veremos más adelante.


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COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA EJEMPLOS

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Cuando cargamos este palé con bloques de cemento, el peso de los mismos ejerce una presión sobre los tacos A que tiende a aplastarlos y, por lo tanto, les obliga a realizar un esfuerzo de resistencia a la compresión, en este caso, paralela a las fibras de la madera. (Obsérvese la dirección de las vetas). Cuando clavamos la estaca A en el terreno, la maza ejerce una presión sobre la misma que la obliga a realizar un esfuerzo de resistencia a la compresión, también en este caso paralela a las fibras de la madera. (Obsérvese la dirección de las vetas).


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PANDEO

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Pandeo. Un cuerpo que sea alargado está sometido a un esfuerzo de compresión vertical, cuando sobre él actúa una fuerza que tiende a aplastarlo contra el suelo.

Las fuerzas que actúan en el pandeo son siempre paralelas a la dirección de las fibras de la madera. La rotura de las piezas sometidas a este esfuerzo se produce siempre en el tercio central de las mismas. El ejemplo típico de una pieza sometida al esfuerzo de resistencia al pandeo es el de los pilares o pies derechos. Cuando nos apoyamos en una cachava también la estamos sometiendo a este esfuerzo.


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PANDEO: EJEMPLOS

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Cuando nos sentamos en una silla, el peso de nuestro cuerpo somete a los apoyos verticales A y B de la misma a un esfuerzo de resistencia al pandeo. Los largueros A y B del cerco que aloja esta puerta estรกn sometidos a un esfuerzo de resistencia al pandeo provocado por el peso de la obra superior.


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TRACCIÓN O TENSIÓN

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Tracción o tensión. Un cuerpo está sometido a un esfuerzo de tracción, cuando, sobre él, actúan dos fuerzas con direcciones opuestas, de manera que tienden a estirarlo.

Al actuar las dos fuerzas en sentido contrario tienden a estirar el cuerpo produciendo una disminución de su sección en el tercio intermedio de la pieza. Cuando estiras una goma, por ejemplo, la estás sometiendo a un esfuerzo de tensión y, aunque tú no lo veas, en su parte central se está produciendo un adelgazamiento de su sección original y según sea la tensión que ejerzas puedes provocar su rotura, precisamente por esta parte adelgazada.


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TRACCIÓN O TENSIÓN: EJEMPLOS

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Cuando colguemos los jamones en los ganchos, el peso de los mismos someterá a las piezas verticales A a un esfuerzo de resistencia a la tracción o a la tensión. Cuando un niño se sienta en el columpio, el peso de su cuerpo somete a las piezas verticales A y B a un esfuerzo de resistencia a la tracción o a la tensión.


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FLEXIÓN PIEZA EMPOTRADA

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Flexión empotrada. Cuando una fuerza actúa sobre el extremo de una pieza y el otro está fijo o empotrado en la obra.

La fuerza que actúa sobre el extremo libre de la pieza de madera es siempre normal o perpendicular a la dirección de las fibras de la misma. Te resultara más fácil comprender este esfuerzo si piensas lo que le ocurre al trampolín de una piscina cuando el atleta salta y salta en su extremo libre.


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FLEXIÓN PIEZA EMPOTRADA: EJEMPLOS

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Los canecillos B del alero de un tejado, debido al peso de la obra que soportan, están sometidos a un esfuerzo de resistencia a la flexión; pues uno de sus extremos está empotrado en el muro. Las viguetas B que soportan el voladizo de este balcón están sometidas a un esfuerzo de resistencia a la flexión; pues uno de sus extremos está empotrado en el muro. Cuanta más gente esté en el balcón mayor será el peso y por lo tanto mayor será el esfuerzo al que están sometidas las viguetas.


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CORTADURA O CIZALLADURA

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Cortadura (cizalladura). Un cuerpo está sometido a un esfuerzo de cortadura, cuando sobre él actúan dos fuerzas con direcciones opuestas, que intentan reducir su medida en la dirección de las mismas.

Te resultará más fácil comprender este esfuerzo si piensas en el efecto que producen unas tijeras cuando cortan un cartón. Si las tijeras no tuviesen filo, el efecto que producirían sería el de aplastamiento; pero al estar afiladas cortan y separan en dos partes, el mismo.


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CORTADURA O CIZALLADURA:EJEMPLOS

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Cuando apretamos la cu単a de este travesa単o, sometemos al mismo a un esfuerzo de resistencia a la cortadura, debido a la fuerza vertical que tiende a partirle en dos. La fuerza que ejerce la pieza oblicua de esta cercha tiende a partir la pieza horizontal en dos; por lo tanto la somete a un esfuerzo de resistencia a la cortadura.


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TORSIÓN

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Torsión. Un cuerpo está sometido a un esfuerzo de torsión, cuando al menos en uno de sus extremos actúa una fuerzo que hace rotar la pieza sobre su propio eje.

Este es un esfuerzo algo más complicado de ver en nuestro día a día, aunque por supuesto está presente siempre; los ejemplos más típicos de torsión, lo encontramos en cualquier eje de elemento o máquina, y el más cercano lo provocáis vosotros mismos cada día, cuando giráis el pomo de una puerta, por ejemplo.


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TORSIÓN: EJEMPLOS

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Cuando hacemos girar esta noria, debido a la fuerza que opone el agua, sometemos al eje A, a un esfuerzo de resistencia a la torsión. Cuando el alfarero hace girar el eje vertical A de su torno con el pie, somete al mismo, a un esfuerzo de resistencia a la torsión.


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ESCISIÓN

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Escisión: una pieza está sometida al esfuerzo de escisión cuando una fuerza concentrada, (afilada), actúa en el sentido longitudinal de sus fibras de madera.

Esta fuerza tiende a separar las fibras de la madera rompiendo su cohesión. Actúa como si fuese una cuña que, a medida que se aprieta, aleja más los dos planos que divide, hasta su total separación. A esta propiedad física de la madera se la denomina hendibilidad.


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ESCISIÓN: EJEMPLOS

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Cuando un carnicero golpea con el machete la mesa de corte está provocando un esfuerzo de resistencia a la escisión a las piezas de madera A, de la misma. (Obsérvese la dirección de las vetas de la madera). Cuando queremos picar leña y golpeamos con el hacha sobre el tronco de madera A, estamos provocando sobre el mismo un esfuerzo de resistencia a la escisión.


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ESTRUCTURAS DE MADERA. DENOMINACIÓN DE LAS PIEZAS.

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LAS PIEZAS DE UNA ESTRUCTURA DE MADERA EN FUNCIÓN DE SU POSICIÓN EN EL CONJUNTO ESTÁN SOMETIDAS A LOS SIGUIENTES ESFUERZOS: POYO: a un esfuerzo de resistencia a la compresión. Soporta todo el peso de lo que tiene por encima. PILAR: a un esfuerzo de resistencia a la compresión paralela a las fibras. Según sus dimensiones, también a un esfuerzo de resistencia al pandeo. ZOQUETE:a un esfuerzo de resistencia a la compresión normal a las fibras. JABALCÓN: a un esfuerzo de resistencia a la compresión paralela a las fibras. Trasmite la flexión de la viga al pilar. VIGA: a un esfuerzo de resistencia a la flexión y en algunos puntos a un esfuerzo de resistencia a la compresión normal a las fibras y en algunas zonas de resistencia a la escisión. (En las cabezas). VIGUETAS: a un esfuerzo de flexión.


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ESTRUCTURA DE MADERA

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FIN

ESFUERZOS MECÁNICOS  

FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE UNA PIEZA DE MADERA

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