Introducción: Esfuerzo Cortante

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INTRODUCCIÓN ESFUERZO CORTANTE

La fuerza de cortante o esfuerzo cortante es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar. Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión cortante

Un claro ejemplo de elemento de maquina sometido a esfuerzo cortante es el que se representa en el bulón de la figura siguiente:

Bajo la acción de las cargas F aparecen en el elemento tensiones o esfuerzos según se presenta en (b) de la figura anterior. Las tensiones o esfuerzos pueden ser sustituidos por cargas V de valor igual a F/2. Los esfuerzos o tensiones cortantes sobre la sección m-n vienen dados por la formula:

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Siendo

el denominado esfuerzo cortante, V= F/2 y A la superficie transversal.

Como V es una fuerza y A una superficie las unidades de los esfuerzos o tensiones cortantes son las mismas que las de las tensiones o esfuerzos axiales es decir Pascales en el S.I.

JUNTAS REMACHADAS

En la actualidad existen procesos y métodos muy fundamentales que deducen que si una carga aplicada pasa por el centro de gravedad de un conjunto de remaches estos ejercen o transmiten una fuerza casi igual a su capacidad de resistencia. Podemos encontrarnos con casos en donde el material sea dúctil lo cual no los vamos a analizar y nos meteremos de lleno en el análisis de uniones rígidas. Tipos de uniones o juntas remachadas.- entre las cuales tenemos: 

Juntas a traslape esto quiere decir que se colocan una placa sobre otra o lo que comúnmente se las conoce como solapadas y que van siendo unidas por una o varias filas de remaches dependiendo de las solicitaciones y de lo que se necesite.



Juntas a tope no es más que la unión de dos placas a tope o besadas mediante cubrejuntas que estarán siendo unidas por una o varias filas de remaches en donde se conoce como placas principales y secundarias respectivamente.

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OBJETIVOS 

Encontrar las resistencias que soportan cada uno de los materiales que se ensayaran a continuación,



Determinar los esfuerzos de corte a los que se encuentran sometidos las placas unidas mediante los respectivos remaches o roblón.



Posteriormente determinar la carga máxima que soporta cada material hasta su rotura o falla.

EQUIPO 

Maquina universal de 30 Ton.



Mordazas para cada ensayo.



Calibrador. A=0.05mm



Probetas de acero.



Probetas de madera

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PROCEDIMIENTO  Se procede a tomar todas las dimensiones de las probetas para poder sacar el área trasversal sobre la cual actuaran las diferentes fuerzas que provocaran el corte, y así poder continuar con el ensayo,

 Se asegura los extremos de las probetas a la máquina de ensayo con las mordazas teniendo cuidado que no resbalen para tener datos más confiables y así aprovechar al máximo estos materiales y determinas su falla a la máxima carga de tracción,

 Luego de que el material haya fallado, se procede a tomar la carga máxima y retirar la probeta de la máquina de ensayo para proceder a ensayar la siguiente.

 Para poder determinar y concluir, cual es el material con mayor resistencia a esfuerzos de corte, calculamos estos esfuerzos y procedemos a compararlos, y así llegar a la conclusión final,

 Se procede a poner los datos obtenidos en una tabla y a realizar los cálculos respectivos.

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TABLA No 1 JUNTAS REMACHADAS Tipo de corte SIMPLE DOBLE DOBLE A TOPE

Distancia Ancho Espesor Remache Área Área Área S a e Ø Corte Tracción Aplast. mm mm mm mm mm² mm² mm² 40 50 6 6 480 264 36 40 50 6 9 960 492 108 41

50

6

18

960

768

216

Carga rotura N 14397 55608

Esfuerzo cortante Mpa 30 57,93

85447

89,01

Esfuerzo Esfuerzo Tracción Aplast Mpa Mpa 54,53 399,92 113,02 514,89 72,41

Tipo de falla

395,59

TABLA No 4 CORTE EN LA MADERA

TIPO DE CORTE

SIMPLE

ESPESOR RESISTENTE

AREA CARGA PROBETA RUPTURA

ESFUERZO CORTANTE

LONGITUD

ANCHO

mm.

mm.

mm.

mm.

mm²

N

Mpa

50

50

25,5

50*50

2500

20096

8,04

TIPO DE FALLA

Corte y aplastamiento

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ANEXOS FOTOGRAFIAS DEL ENSAYO

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Falla por tracción y Aplastamiento además reducción del área donde se produjo la falla

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APENDICE CÁLCULOS TÍPICOS

ENSAYO DE CORTE SIMPLE

  6mm ancho  de  la  placa  50mm espesor  6mm c arg a ( P)  14397N  2  (6) 2 A   A  28,27mm2 4 4 ESFUERZO



P 14397     509.27 MPa A 28,27

ESFUERZOS POR TRACCIÓN EN LA PLACA

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A  ancho     e A  50  6   6 A  264mm 2 ESFUERZO 14397 264   54,53MPa

 

ESFUERZO POR CORTE EN LA PLACA

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A  2dis tan cia  e  A  240  6  A  480mm2 ESFURZO 14397 480   30MPa



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ENSAYO # 6: CORTE – MADERA Datos: l = 50 mm P = 2115 kg = 21150 N 

A = l = (50 mm) = 2500 mm



Τ = P / A = 21150 N / (2500 mm ) = 8.46 MPa

2

2

2

2

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CONCLUSIONES  Los esfuerzos calculados en los diferentes materiales ensayados, son analizados en las zonas criticas para tener una mejor información de cómo trabajan estos materiales cuando son sometidos a esfuerzos de tracción, aplastamiento, corte.

 Se noto que los remaches fallan por esfuerzos de tracción y aplastamiento, a diferencia de los de corte que es un esfuerzo mucho menor que estos anteriores.

 Los diferentes tipos de fallas que se producen en las probetas son de carácter similar, ya que en los ensayos de corte sus planos de falla se mantienen verticales y paralelos a la sección cortada.

 La varilla de acero ensayada tuvo como consecuencia planos de falla por flexión, ya que se le solicito una carga en toda el área libre de los apoyos.

 La pieza de madera ensayada a corte presenta un plano de falla paralelo a la carga aplicada, es decir, vertical como se ha dispuesto este material para este ensayo de corte paralela a las fibras.

 Para los aceros dúctiles la falla se presenta en forma sedosa.

RECOMENDACIONES 

Para realizar un proyecto de carácter civil es muy necesario tomar en cuenta la resistencia de todos los materiales que se van ha emplear, e importante al calcular los momentos o esfuerzos de corte que siempre estarán presentes en dicho proyecto.



Hay que tener mucho cuidado al momento de ajustar las mordazas ya que podría influir en la toma de datos.

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

Las probetas para ser ensayadas, antes se debe adoptar una forma adecuada para su mejor utilización y al mismo tiempo poder ver claramente como se utiliza el material al máximo, y así después adoptar ciertos factores de seguridad que mejoraran aun la resistencia de estos materiales.



Es muy importante también analizar los tipos de fallas ya que de acuerdo a esto se puede llegar a conclusiones claras de cómo falla un material en la practica y así mismo poder utilizarla de una manera adecuada en las posteriores aplicaciones en la ingeniería civil.

BIBLIOGARAFÍA  TROXELL, DAVIS, WISKOCIL. - The Testing and Inspection of Engineering Materials. THIRD EDITION

 www.elprisma.com  http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_cortante  http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_cortante