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BALOTARIO TEÓRICO PARA EL EXAMEN 2DO COMPONENTE (EC2)RESISTENCIA DE MATERIALES ¿A qué se define esfuerzo por flexión en un elemento resistente? El esfuerzo por flexión es la combinación de esfuerzos de compresión y de tracción. El rasgo más destacado es que un objeto sometido a un esfuerzo por flexi...

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BALOTARIO TEÓRICO PARA EL EXAMEN 2DO COMPONENTE (EC2) RESISTENCIA DE MATERIALES

1. ¿A qué se define esfuerzo por flexión en un elemento resistente?

El esfuerzo por flexión es la combinación de esfuerzos de compresión y de tracción. El rasgo más destacado es que un objeto sometido a un esfuerzo por flexión es que este presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación

2. ¿Cuántos tipos de esfuerzos por flexión existen en un elemento resistente? Describirlos y dar dos ejemplos por cada uno de ellos. a. Momento flector positivo: es el momento flector que produce una curvatura cóncava en una parte de una estructura. b. Momento flector negativo: es el momento flector que produce una curvatura convexa en una parte de la estructura. También llamado momento negativo. c. Momento flector de pandeo: es el momento que se desarrolla en un elemento estructural al desviarse su eje longitudinal de la línea de aplicación de la fuerza de compresión. 3. ¿Qué tipos de deformaciones por flexión se originan en un elemento estructural, ante la aplicación de cargas externas? Dar dos ejemplos aplicativos de estos.

EJEMPLOS:

. Un caso típico son las vigas, las que estas diseñadas para trabajar, principalmente, por tracción. . Aunque no se puede apreciar a simple vista, la plataforma de un puente se comba cuando debe soportar el peso de un vehículo. La flexión de un puente es pequeña, ya que están diseñadas para que sean rígidos. Un caso similar de esfuerzo de flexión es el de una viga de un edificio. . También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros o la barra donde se cuelgan las perchas en los armarios.

4. ¿Defina a que se denomina rigidez mixta flexión-cortante en un elemento resistente? Dar un ejemplo de aplicación.

En general debido a las características peculiares de la flexión cuando el momento flector no es constante sobre una taza prismática aparecen también esfuerzos cortantes, eso hace al aplicar esfuerzos de flexión aparezcan desplazamientos verticales aparecen esfuerzos de flexión. Para representar adecuadamente los desplazamientos lineales inducidos por la flexión, y los giros angulares inducidos por la cortante.

5. ¿A qué se denomina esfuerzo por torsión en un elemento resistente? Se define como la capacidad torsión de objetos en rotación alrededor de un eje fijo. En otras palabras, es la multiplicación de la fuerza y la distancia más corta entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje fijo.

6. ¿Cuántos tipos de esfuerzos por torsión se originan en un elemento resistente? Describirlos y dar dos ejemplos por cada uno de ellos.



Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal. Si estas se representan por un campo vectorial sus líneas de flujo circulan alrededor de la sección.



Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa que sucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas.

7. ¿Qué tipos de deformaciones por torsión se originan en un elemento estructural, ante la aplicación de cargas externas? Dar dos ejemplos aplicativos de estos. a. Deformación plástica: irreversible una vez superado el límite elástico.

b. Fractura: se produce después de que el material ha alcanzado el extremo de la goma, de plástico y, a continuación, los rangos de deformación. En este punto, las fuerzas se acumulan hasta que son suficientes para causar una fractura. Todos los materiales eventualmente fracturan, si se aplican fuerzas suficientes.

8. ¿A qué se define deformación unitaria por torsión? Dar dos ejemplos de aplicación.

Cualquier fuerza externa que se aplique sobre un material causa su deformación. Para el caso de una fuerza en tensión, el material se alarga en el sentido de aplicación de la fuerza, y se acorta en la dirección trasversal a la fuerza aplicada.

9. Defina a que se denomina rigidez torsional en un elemento resistente?. Dar un ejemplo de aplicación.

Es la fuerza necesaria para conseguir una cierta torsión sobre su eje longitudinal. Por ejemplo, cuando se escurre un trapo, éste opone una cierta fuerza a ser retorcido; esa fuerza aumenta a medida que se retuerce más. Podría decirse que la rigidez torsional de un trapo poco retorcido es menor que la de uno igual que lo esté mucho. La rigidez torsional estática de un bastidor se puede calcular, o bien comprobar mediante un dispositivo que efectivamente lo retuerce. Se mide normalmente en nm/grado o danm/radián.

10.¿Qué es esfuerzo térmico en Resistencia de Materiales? Dar un ejemplo de aplicación.

Esfuerzo de tensión o compresión que se produce en un material qué sufre una dilatación o contracción térmica. Un cambio de temperatura puede ocasionar que un material cambie sus dimensiones. Si la temperatura aumenta, generalmente un material se dilata, mientras que, si la temperatura disminuye, el material se contrae.

11. ¿Qué es esfuerzo de montaje o de construcción en Resistencia de Materiales? Dar un ejemplo de aplicación. Esfuerzo inducido por la carga aplicada durante el proceso de construcción de una estructura. También llamado esfuerzo de construcción.

12.¿A qué se denomina Ley de Elasticidad de Hooke o Ley de Hooke? Dentro de ciertos límites, la fuerza requerida para estirar un objeto elástico, como un resorte de metal, es directamente proporcional a la extensión del resorte. A esto se le conoce como la ley de Hooke, y comúnmente la escribimos así: F= −kx

13.- ¿A qué se denomina Diagrama Esfuerzo - Deformación?

Es una excelente representación del comportamiento de un material cuando está es sometido a una fuerza deformadora, es decir es una relación entre estos dos.

14.- ¿Cuáles son las características de un Diagrama Esfuerzo - Deformación? Límite de proporcionalidad Cuando un material es sometido a un esfuerzo de tracción, al principio trata de oponerse a la deformación y recobrar su forma original mientras la fuerza no exceda su límite de proporcionalidad. Este es el punto en el que el material está al límite de ser elástico, si el esfuerzo que experimenta se excede, el material aún puede comportarse elásticamente pero ya no recobrar su forma original. Límite de elasticidad Después del límite de proporcionalidad un material experimenta una deformación aun elástica, esto significa que todavía trata de resistir al esfuerzo y recuperar su forma; sin embargo, este es un punto bastante cercano al punto de fluencia. Punto de fluencia El punto de fluencia es aquella en el cual, el material deja su propiedad elástica; el esfuerzo ha superado su capacidad y desde este punto en adelante el material se comportará como un material plástico, es decir, ya no trata de recuperar su forma original. Esfuerzo máximo o último

Llamado también esfuerzo último, en este punto el material a alcanzado su capacidad máxima de resistir al esfuerzo que actúa sobre ella, si la fuerza sigue actuando, entonces a partir de ahora el material colapsará hasta llegar al esfuerzo de rotura. Esfuerzo de rotura También conocida como el esfuerzo de fractura; este punto es aquella en la que el material sometido al esfuerzo llega a fracturarse de forma permanente

15.- ¿Existe un Diagrama Esfuerzo – Deformación para esfuerzo axial?. Dar un ejemplo de aplicación. Si,

16.- ¿Existe un Diagrama Esfuerzo – Deformación para esfuerzo cortante? Dar un ejemplo de aplicación. Si, en este caso ejemplificaremos con el mismo ejercicio anterior, pero esta vez, con su respectivo diagrama de fuerzas cortantes.

17.- ¿Existe un Diagrama Esfuerzo – Deformación para esfuerzo de flexión? Dar un ejemplo de aplicación.

18.- ¿Existe un Diagrama Esfuerzo – Deformación para esfuerzo de torsión? Dar un ejemplo de aplicación. Si existe. Ejemplo: Graficar los momentos del diagrama torsor.

Diagrama de momentos torsores:

19.- ¿A qué se denomina Modulo de Elasticidad Axial o Modulo de Young? Es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. en la zona de comportamiento elástico de dicho material, entre los incrementos de tensión aplicados (ds) en el ensayo de tracción y los incrementos de deformación longitudinal unitaria (de) producidos.

20.- ¿A qué se denomina Módulo de Elasticidad Transversal o Módulo de Cizalla? El módulo de elasticidad transversal (G), también llamado módulo de elasticidad al cortante, es un parámetro característico de cada material que indica la relación entre la tensión cortante y la deformación angular en el material.

21.- ¿A que se denomina Módulo de Torsión o Momento de Torsión (o Inercia Torsional)?

un momento torsor, es una fuerza aplicada sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas.

22.- ¿A qué se denomina Ley de Hooke Generalizada?

La ley de Hooke establece que el alargamiento de un muelle es directamente proporcional al módulo de la fuerza que se le aplique, siempre y cuando no se deforme permanentemente dicho muelle. donde: F es el módulo de la fuerza que se aplica sobre el muelle. F= K.X

23.- ¿A qué se denomina Teorías de Resistencia? La teoría de resistencia se ubica dentro del contexto actual, surgiendo como la propuesta teórica de un critico cultural norteamericano llamado Henry Giroux; el cual se evoca en el plano de la pedagogía critica, los estudios culturales y enseñanza superior. La Teoría de la Resistencia es un recurso teórico e ideológico que ofrece las herramientas necesarias para analizar la relación existente entre la dualidad escuela – sociedad, como impulso teórico que permite comprender las formas bajo las cuales los grupos subordinados experimentan o enfrentan el fracaso educativo

24.- ¿A qué se define Estado Tensional de un punto, lineal y espacial : Planos Principales, Esfuerzos Principales y Deformaciones Principales?. Dar un ejemplo de aplicación. Estado tensional. Se denomina estado tensional a la distribución de tensiones existente en un punto de una pieza cargada. El estado tensional queda definido por las tensiones normales y cortantes existentes en las caras de un elemento cúbico infinitesimal situado en dicho punto, como se observa en la figura.

EFUERZO PRINCIPALES Los esfuerzos normales máximo y mínimo, denominados esfuerzos principales, se pueden determinar a partir de la ecuación de transformación para el esfuerzo normal σx1 . Al derivar σx1 con respecto a θ y al igualar a cero, obtenemos una ecuación para la cual podemos encontrar los valores de u para los queσx1es un máximo o un mínimo. La ecuación para la derivada es:

DEFORMACION PRINCIPAL Si consideramos un elemento sometido a un estado bidimensional de esfuerzos, los esfuerzos normales tenderán a alargar ó acortar el elemento diferencial en la dirección en que actúen, produciendo deformaciones normales unitarias (e). El esfuerzo cortante distorsionará el elemento en el plano en que actúe, produciendo una deformación angular (g). Entonces, un elemento diferencial en el plano puede sufrir tres deformaciones, como se muestra en la figura.

25. A qué se define Círculo de Mohr, Esfuerzo Plano o Biaxial y Esfuerzo Espacial o Triaxial?. Dar un ejemplo de aplicación. El círculo de Mohr: es una técnica usada en ingeniería y geofísica para representar gráficamente un tensor simétrico y calcular con ella momentos de inercia, deformaciones y tensiones, adaptando los mismos a las características de una circunferencia. Esfuerzo plano: se define como un estado de esfuerzo en el cual el esfuerzo normal σ en el eje z, perpendicular al plano x-y y todos los esfuerzos cortantes asociados perpendiculares al plano x-y son asumidos como magnitud 0. En resumen, el esfuerzo plano es un estado de esfuerzo en el cual no existen esfuerzos perpendiculares al plano x-y por lo que todos los esfuerzos se desarrollan en este mismo plano y no fuera. Esfuerzo espacial: Un elemento de material sometido a esfuerzos normales , y que actan en tres direcciones mutuamente perpendiculares, se dice que est en un estado de esfuerzo Triaxial.

26.-¿A qué se define Energía Potencial de Deformación?. La energía de deformación es el aumento de energía interna acumulada en el interior de un sólido deformable como resultado del trabajo realizado por las fuerzas que provocan la deformación 27.-¿A qué se define Densidad de Energía de Deformación?. Una función de densidad de energía de deformación o función de densidad de energía almacenada es una función escalar que relaciona la energía de deformación de un material con el gradiente de deformación y otra medida alternativa de deformación 28.-¿A qué se define Energía Potencial de Deformación para esfuerzo axial o normal?. Dar un ejemplo de aplicación. Cuando la energía potencial se ve afectada por un esfuerzo de tensiones perpendiculares o un esfuerzo interno. Si una barra o prisma mecánico de longitud L, área transversal A y compuesto de un material con módulo de Young E, se encuentra sujeto a una carga axial siendo el esfuerzo normal o axial N y se tienen en cuenta las relaciones entre tensión normal σ = N/A se obtiene:

29.-¿A qué se define Energía Potencial de Deformación para esfuerzos cortantes?. Dar un ejemplo de aplicación. Cuando a la energía potencial de deformación se ve afectado por esfuerzos interno resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico. De la misma forma del ejemplo anterior se obtiene el ejemplo de aplicación de este.

30.-¿A qué se define Energía Potencial de Deformación para esfuerzo de flexión?. Dar un ejemplo de aplicación. Cuando la energía potencial de deformación sufre un momento flector la cual se produce por esfuerzos transversales.

Si el elemento se encuentra bajo un momento flector, el esfuerzo normal viene dado por:

31.-¿A qué se define Energía Potencial de Deformación para esfuerzo torsional?. Dar un ejemplo de aplicación. Cuando un prisma mecánico como una viga o un pilar se encuentra sometido a un esfuerzo de torsión se producen tensiones y deformaciones relacionadas por la ley de Hooke. Existen métodos de cálculo de estructuras, en que al ocurrir una deformación, se efectúa un trabajo (similar a un resorte), por lo que es posible realizar el cálculo de deformaciones, con base al trabajo realizado por la deformación. A este método se le conoce como método energético. Un ejemplo puede ser en cualquier objeto con resorte se aplican estos tipos de energía ya sea para torsión, flexión, cortante y normal.

32.-¿Defina los dos Teoremas de Castigliano?. Dar un ejemplo de aplicación por cada teorema. 1.-primer teorema de castigliano: la primera derivada parcial de la energía de deformación total de la estructura, con respecto a una de las cargas aplicadas, es igual a desplazamiento en el sentido de la carga. 2.- segundo teorema de castigliano: la derivada del trabajo de deformación con respecto a un par ▲Mi cualquiera, mide el angulo de rotación producido por dicho par en el punto de su aplicación. En cualquiera de estos casos se da para estructuras complejas que sufren una deformación en el rango elástico.

33.-¿A qué se define deformación en un elemento resistente viga?. en las que el desplazamiento de cualquier punto se puede calcular a partir de desplazamientos y giros especificados sobre el eje baricéntrico. Eso significa que por ejemplo para calcular una viga en lugar de espeficar los desplazamientos de cualquier punto en función de tres coordenadas, podemos expresarlos como función de una sola coordenada sobre el eje baricéntrico, lo cual conduce a sistemas de ecuaciones diferenciales relativamente simples. 34.-¿A que denomina Deflexión - Curva Elástica en un elemento resistente viga?. La curva elástica o elástica es la deformada por flexión del eje longitudinal de una viga recta, la cual se debe a la aplicación de cargas transversales en el plano xy sobre la viga

35.-¿Cuál es la relación entre Deformación y Momento en un elemento resistente viga?. El momento resistente o módulo resistente es una característica geométrica que se necesita saber su valor, por ejemplo, en el cálculo y comprobación de la resistencia mecánica de cualquier perfil estructural. ... Wx es el módulo o momento resistente a flexión de la sección transversal del perfil que conforma el bastidor

36.-¿Qué es ángulo de giro en vigas?. Casos en Pequeñas Deformaciones. Es aquel que se da al aplicar esfuerzo sobre la viga, la cual genera una deformación dentro del rango elástico, esta deformación genera un ángulo de giro en la sección transversal la cual es calculable. 37. ¿A que es el Método de Doble Integración en un elemento resistente viga?. Dar un ejemplo de aplicación. El método de doble integración produce ecuaciones para la pendiente la deflexión en toda la viga y permite la determinación directa del punto de máxima deflexión. Por lo tanto, es un método geométrico.

38. ¿A qué se denomina Sistema Hipostático? Dar dos ejemplos aplicativos. Una estructura es hipostática cuando su grado de indeterminación estática es < 0. En este caso el número de ecuaciones de equilibrio es excesivo ya que supera el número de incógnitas estáticas. Es decir, son estructuras inestables. No oponen resistencia a estímulos de movimientos externos. EJEMPLO 01:

EJEMPLO 02:

39. ¿A qué se denomina Sistema Estáticamente Determinado o Isostático?. Dar dos ejemplos aplicativos

En función a la cantidad de vínculos que tengan los elementos estructurales , podemos distinguir el tipo de sistema, y por consiguiente identificar su comportamiento. Esta distinción marca una clara diferencia en el cálculo de las reacciones del vínculo de cada elemento, ya que su comportamiento estructural es diferente en cada caso Cuando el elemento estructural analizado tiene cantidad de vínculos necesarios para mantenerse sin movimientos, es decir, restringidos sus tres grados de libertad posibles, el sistema es isostático.

EJEMPLO 01: PLATAFORMA MARITIMA

EJEMPLO 02: COMPLEJO PETROLERO- PLANTA INDUSTRIAL

40. ¿A qué se denomina Sistema Estáticamente Hiperestático?. Dar dos ejemplos aplicativos

Indeterminado

o

Se conoce como estructura hiperestática, a aquella estructura que en estática se encuentra en equilibrio, destacando que las ecuaciones que expone la estática no son suficientes para saber las fuerzas externas y reacciones que posee.

EJEMPLO 01: ARCOS EMPOTRADOS

EJEMPLO 02: UNA VIGA CON DOS APOYOS

41. Para los Sistema Estáticamente Indeterminado o Hiperestático se utilizan las ecuaciones de equilibrio y las condiciones de compatibilidad de los desplazamientos. En cualquier problema hiperestático, la consideración de las propiedades elásticas aplicable a sistemas lineales, permite que las ecuaciones adicionales requeridas, puedan formularse utilizando condiciones de compatibilidad de los desplazamientos siendo la esencia de ese método, denominado también , método de flexibilidades ,la superposición de los desplazamientos expresados en función de sistemas estáticamente considerados, así como la utilización de las reacciones redundantes (fuerzas y momentos ) como incógnitas.

42. ¿A qué se denomina condiciones de compatibilidad de los desplazamientos y cuál es su aplicación en estructuras? Dar un ejemplo de aplicación.

En problemas de resistencia de materiales hiperestáticos el cálculo de alguna fuerza u otra magnitud resulta insuficiente a partir de las condiciones de equilibrio. En ese caso...