La resistencia de materiales
es el estudio de las propiedades de los cuerpos sólidos que les permite
resistir la acción de las fuerzas externas, el estudio de las fuerzas internas
en los cuerpos y de las deformaciones ocasionadas por las fuerzas externas. A
diferencia de la Estática, que trata del estudio de las fuerzas que se inducen
en las diferentes componentes de un sistema, analizándolo como cuerpo rígido,
la Resistencia de Materiales se ocupa del estudio de los efectos causados por
la acción de las cargas externas que actúan sobre un sistema deformable.
Propiedades
mecánicas de los materiales: cuando una fuerza actúa
sobre un cuerpo, se presentan fuerzas resistentes en las fibras del cuerpo que
llamaremos fuerzas internas.
Fuerza interna es la resistencia interior de un cuerpo a una
fuerza externa. Cuando usamos el término esfuerza, queremos decir la magnitud
de la fuerza por unidad de área. Rigidez: La propiedad que tiene un material para resistir deformaciones se llama rigidez. Si, por ejemplo, dos bloques de igual tamaño, uno de acero y otro de madera están sujetos a cargas de compresión, el bloque de madera se acortara más que el de acero. La deformación (acortamiento) de la madera es probablemente 30 veces mayor que la del acero, y decimos que éste último es, por lo tanto, más rígido.
Elasticidad: es la habilidad de
un material para recuperar sus dimensiones originales al retirar el esfuerzo
aplicado.
Plasticidad: es la capacidad de
un material para deformarse bajo la acción de un esfuerzo y retener dicha
acción deformación al retirarlo.
Ductilidad: es
la habilidad de un material para deformarse antes de fracturarse. Es una
característica muy importante en el diseño estructural, puesto que un material
dúctil es usualmente muy resistente a cargas de impacto. Tiene además la
ventaja de “avisar” cuando va a ocurrir la fractura, al hacerse visible su gran
deformación.
Fragilidad: es
lo opuesto de ductilidad. Cuando un material es frágil no tiene resistencia a
cargas de impacto y se fractura aún en carga estática sin previo aviso.
Límite
de proporcionalidad: es el punto de la curva en la gráfica de
esfuerzo-deformación, hasta donde la deformación unitaria es proporcional al
esfuerzo aplicado.
Punto
de cadencia: es el punto en donde la deformación del material
se produce sin incremento sensible en el esfuerzo.
Resistencia
última: es el esfuerzo máximo basado en la sección transversal
original, que puede resistir un material. Resistencia a la ruptura: es el
esfuerzo basado en la sección original, que produce la fractura del material.
Su importancia en el diseño estructural es relativa ya que al pasar el esfuerzo
último se produce un fenómeno de inestabilidad.
Módulo de elasticidad: es la pendiente de
la parte recta del diagrama de esfuerzo deformación y por consiguiente, la
constante de proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformación unitaria. Se
denomina con la letra E y su valor para el acero es de 2.100,000 kg. /cm2, la
madera varía entre 77,300 y 1,237,500 kg./cm2, y del concreto es de 10,000
vf’c, en donde f’c es la resistencia del concreto en kg./cm2.
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