17.5 : Tensión en un plano oblicuo

Comprender la tensión en un plano oblicuo bajo carga axial es fundamental en la mecánica de materiales. Este análisis ofrece información sobre la durabilidad y resistencia de un material, lo cual es crucial para la ingeniería civil y el diseño estructural. La carga axial se refiere a la aplicación de fuerza a lo largo del eje central del material, provocando compresión o alargamiento y provocando una tensión normal. La tensión normal ocurre cuando una fuerza actúa perpendicularmente al área del material, lo que resulta en una tensión de compresión o tracción. Cuando el plano de tensión no es perpendicular a la carga, es un plano oblicuo y el estado de tensión incluye tanto la tensión normal como la de corte. El esfuerzo cortante ocurre cuando la fuerza actúa paralela al área, deformando la forma del material sin cambio de volumen.

Considerando un miembro de dos fuerzas sujeto a una fuerza axial P y examinando una sección que forma un ángulo θ con respecto al plano normal, los esfuerzos en este plano oblicuo se pueden dividir en componentes normal (F) y tangencial (V). Al dividir F y V por el área de la sección se obtienen los esfuerzos normales y cortantes promedio. La orientación del plano afecta significativamente el estado de tensión del material. Dependiendo de la orientación del plano, la misma carga puede inducir sólo tensiones normales o tensiones normales y cortantes de igual magnitud. Esta comprensión es crucial para diseñar estructuras sólidas y eficientes.