La tensión axial describe la cantidad de fuerza por unidad de área de sección transversal que actúa en la dirección longitudinal de una viga o eje. La tensión axial puede hacer que un miembro se comprima, se doble, se alargue o falle. Algunas partes que pueden experimentar fuerza axial son vigas de construcción, montantes y varios tipos de ejes. La fórmula más simple para el esfuerzo axial es la fuerza dividida por el área de la sección transversal. La fuerza que actúa sobre esa sección transversal, sin embargo, puede no ser inmediatamente obvia.
Determine la magnitud de la fuerza que actúa directamente normal (perpendicular) a la sección transversal. Por ejemplo, si una fuerza lineal se encuentra con la sección transversal en un ángulo de 60 grados, solo una parte de esa fuerza causa directamente tensión axial. Utilice la función trigonométrica seno para medir qué tan perpendicular es la fuerza a la cara; la fuerza axial es igual a la magnitud de la fuerza multiplicada por el seno del ángulo incidente. Si la fuerza entra a 90 grados de la cara, el 100 por ciento de la fuerza es fuerza axial.
Calcule el momento total que actúa sobre la sección transversal de interés. Para una viga estática, este momento será igual y opuesto a la suma de momentos que actúan a cada lado de la sección transversal. Hay dos tipos de momentos: momentos directos, aplicados por un soporte en voladizo, y momentos creados alrededor de la sección transversal por fuerzas verticales. El momento debido a una fuerza vertical es igual a su magnitud multiplicada por su distancia desde el punto de interés. Utilice la función coseno para calcular el componente vertical de cualquier fuerza lineal aplicada a los extremos del eje.
Calcule la tensión axial debida a los momentos. Cuando un momento actúa sobre un eje, crea tensión en la mitad superior o inferior y compresión en la otra. La tensión es cero a lo largo de la línea que pasa por el centro del eje (llamado eje neutral) y aumenta linealmente hacia su borde superior e inferior. La fórmula para la tensión debida a la flexión es (M * y) / I, donde M = momento, y = la altura por encima o por debajo del eje neutro e I = el momento de inercia en el centroide del eje. Puede pensar en el momento de inercia como la capacidad de una viga para resistir la flexión. Este número es más fácil de obtener de tablas de cálculos anteriores para formas comunes de sección transversal.
Referencias
- "Manual de revisión de FE: preparación rápida para el examen de fundamentos generales de ingeniería"; Michael R. Lindburg; 2006
Sobre el Autor
Con base en el área metropolitana de Cleveland, Ohio, Brad Painting escribe sobre temas de salud, tecnología y medio ambiente. Su experiencia incluye la redacción de materiales de formación, planes de gestión y diversos artículos para autónomos. Painting recibió una licenciatura en ingeniería mecánica de la Universidad de Ohio y se especializa en diseño de edificios ecológicos.
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