5.3.- ESTRUCTURAS.

PROPIEDADES MECÁNICAS

Las propiedades mecánicas de los materiales son las que definen el comportamiento de estos. Las mas importantes son elasticidad, rigidez, plasticidad, dureza, fragilidad, tenacidad, resistencia a la fatiga, resiliencia y resistencia mecánica.

La elasticidad es la capacidad que tienen los materiales elásticos de recuperar la forma primitiva cuando cesa la carga que los deforma. Si se rebasa el limite elástico, la deformación que se produce es permanente.

La rigidez es su opuesto, en esta caso se rebasara antes el limite de elasticidad y el material se fracturara.

La plasticidad es la capacidad que tienen los materiales de adquirir deformaciones permanentes bajo la acción de esfuerzos exteriores, sin llegar a la ruptura.

La dureza es la mayor o menor resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados o penetrados.

La fragilidad es la propiedad opuesta a la tenacidad; el intervalo plástico es muy corto y por tanto , sus limites elásticos y de rotura están muy próximos.

La tenacidad es la capacidad de resistencia a la rotura por la acción de fuerzas exteriores.

La resistencia a la fatiga es la resistencia que ofrece un material a los esfuerzos repetitivos.

La resistencia mecánica es la capacidad de los materiales a soportar esfuerzos de tracción o compresión, cizalladura o esfuerzos cortantes, flexión y torsión.

ESFUERZOS A QUE PUEDEN SER SOMETIDOS LOS MATERIALES

Los materiales sólidos responden a fuerzas externas como la tensión, la compresión, la torsión, la flexión o la cizalladura. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con:

·                     Una deformación elástica (en la que el material vuelve a su tamaño y forma originales cuando se elimina la fuerza externa)

·                     Una deformación permanente

·                     Una fractura

La tensión es una fuerza que tira; por ejemplo, la fuerza que actúa sobre un cable que sostiene un peso. Cuando un material esta sometido a tensión suele estirarse, y recupera su longitud original(deformación elástica),si esta fuerza no supera el límite elástico del material. Bajo tensiones mayores, el material no vuelve completamente a su situación original(deformación plástica), y cuando la fuerza es aún mayor, se produce la ruptura del material.

La compresión es una fuerza que prensa, esto tiende a causar una reducción de volumen.

Si el material es rígido la deformación será mínima ,siempre q la fuerza no supere sus limites; si esto pasa el material se doblaría y sobre el se produciría un esfuerzo de flexión.

Si el material es plástico se produciría una deformación en la que los laterales se deformarían hacia los lados.

La flexión es una fuerza en la que actúan simultáneamente fuerzas de tensión y compresión; por ejemplo, cuando se flexiona una varilla, uno de sus lados se estira y el otro se comprime.

Si estas fuerzas no superan los limites de flexibilidad y compresión de del material este solo se deforma, si las supera su produce la ruptura del material.

La torsión es una fuerza que dobla el material, esto se produce cuando el material es girado hacia lados contrarios desde sus extremos. En este tipo de fuerza también actúan simultáneamente tensión y compresión.

Si no se superan sus limites de flexión este se deformara en forma de espiral ,si se superan el material sufrirá un ruptura.

La cizalludura es una fuerza que corta, esto se produce cuando el material presionado(en dos partes muy cercanas) por arriba y pro abajo. En este tipo de fuerza también actúan simultáneamente tensión y compresión.

Si esta fuerza no supera los limites de flexión y compresión del material este se deformara ,si los supera la fuerza producirá un corte en este.

ENSAYOS Y SUS TIPOS

Los ensayos son procedimientos normalizados que permiten conocer o comprobar las características y propiedades de los materiales.

Debido a la gran cantidad de tipos de ensayos que se realizan en la industria, se han clasificado en tres criterios para clasificarlos.

1º. Dependiendo de la rigurosidad de sus ejercicios:

Ensayos técnicos de control. Son aquellos que se realizan con rapidez y simplicidad.

Ensayos científicos. Son aquellos que se realizan con gran precisión, fidelidad y sensibilidad; para investigar características técnicas de nuevos materiales.

2º. Dependiendo de la forma de realizar los ensayos:

Ensayos destructivos. Son aquellos en los que los materiales sometidos a este tipo de experimentos ven alteradas su forma y presentación inicial.

Ensayos no destructivos. Son aquellos en los que los materiales sometidos a este tipo de experimentos no ven alteradas su forma y presentación inicial.

3º. Dependiendo de los métodos empleados en la determinación de as propiedades de los materiales:

Ensayos químicos. Son aquellos que nos permiten conocer la composición química cualitativa y cuantitativa del material, así como su comportamiento ante los agentes químicos.

Ensayos metalográficos. Son aquellos en los que se estudia la estructura interna del material con ayuda del microscopio.

Ensayos físicos y físico-químicos. Son aquellos que nos permiten determinar las propiedades físicas, las imperfecciones y las malformaciones del material.

Ensayos mecánicos. Son aquellos que determinan las características elásticas y de resistencia de los materiales sometidos a esfuerzos o deformaciones.

TIPOS DE ESTRUCTURA

Las estructura es un elemento o conjunto de elementos unidos entre si, con la finalidad de soportar diferentes tipos de esfuerzos.

- Las estructuras se pueden dividir en dos grupos según la posición de sus elementos (horizontal-vertical) o la movilidad de sus elementos(rígidas-verticales).

-Para el diseño y construcción de estas hay que tener en cuenta las propiedades mecánicas de los materiales y el tipo de esfuerzos al que van a estar sometidos estos.

-Algo que también hay que tener en cuenta es la estabilidad de la estructura, para ello hay que tener en cuenta la situación centro de gravedad y la amplitud de su base de apoyo.

Centro de gravedad es el punto donde confluye la fuerza resultante de la suma de todas las fuerzas que constituyen el peso del cuerpo o estructura. Para hallarlo hay que hacer las medianas de cada uno de sus lados (hallar el baricentro). Contra mas cerca del suelo este mas estabilidad tendrá la estructura .

ESTRUCTURAS HORIZONTALES Y VERTICALES

 

Las estructuras verticales son aquellas en las que los elementos que soportan los mayores esfuerzos están colocados en posición vertical .

ESTRUCTURA DE BASE VERTICAL

Las estructuras horizontales son aquellas en las que los elementos que soportan los mayores esfuerzos se hallan colocadas horizontalmente. En este tipo de estructuras los elementos sometidos a mayor esfuerzo trabajan a flexión.

ESTRUCTURAS RIGIDAS Y ESTRUCTURAS ARTICULADAS

Las estructuras rígidas son aquellas que no se deforman cuando se les aplica diferentes fuerzas, excepto si sus elementos se rompen.

Las estructuras articuladas son aquellas en las que cuando se les aplica una fuerza, la estructura se deforma, controladamente, al desplazarse los elementos que la integran.

El triangulo es un estructura rígida, en cambio las formas como el cuadrado ,pentágono, hexágono, etc...pueden articularse por sus vértices. A pesar de ello se pueden transformar en estructuras rígidas si les añadimos algún elemento como puede ser una escuadra, cartelas , arcos ,tirantes, barras puestas de forma que la figura quede compuesta de varios triángulos, etc... que dan rigidez a la figura