Concepto de esfuerzo

Componentes del esfuerzo

Comúnmente los esfuerzos se descomponen en el esfuerzo normal (σ) y el esfuerzo cortante (t). Y la descomposición está en función de la componente de la fuerza actuante en dirección normal a la superficie, para el esfuerzo normal y de la componente tangencial a la superficie en el caso del esfuerzo cortante.

Para llevar a cabo el cálculo de los componentes, generalmente se recurre a hacer coincidir la superficie de aplicación con algún plano del sistema de coordenadas usuales, quedando una representación muy conveniente de los esfuerzos como las proyecciones del vector de fuerza sobre el plano (esfuerzo cortante) y la proyección sobre el eje que queda perpendicular a la superficie (esfuerzo normal). A continuación se ilustra el estado de esfuerzos para una superficie de 2m² que se asume descansa sobre el plano Y-Z.

En este caso, se puede observar al esfuerzo normal y cortante como proyecciones sobre la dirección del eje x y el plano zy

Estado general de carga

Piensa en un pequeño prisma cúbico que se encuentra inmerso en un sistema de fuerzas o cargas que actúan en sus tres dimensiones, en consecuencia podemos definir, para este volumen de material, los componentes normales y tangenciales del esfuerzo respecto a cada una de las superficies del volumen. En la figura mostramos tres de las caras con sus respectivos esfuerzos.

Nota que la proyección del esfuerzo cortante sobre la superficie, se descompone en dos esfuerzos dirigidos en cada una de las direcciones de las coordenadas usuales tangentes a la cara.

Estos nueve componentes de esfuerzo son llamados los esfuerzos principales del elemento, bajo un estado general de carga; y a los ejes perpendiculares a cada cara, que se hacen coincidir con los ejes coordenados, se les llama ejes principales del elemento.