Mecanica de Materiales - 7ma.Ed_James

32 CAPÍTULO 1 Tensión, compresión y cortante
1.6 ESFUERZO CORTANTE Y DEFORMACIÓN UNITARIA CORTANTE
Arriostramiento diagonal para un pasillo elevado;
se muestra una horquilla y un pasador sometidos
a cortante doble
En las secciones anteriores analizamos los efectos de los esfuerzos normales
producidos por cargas axiales que actúan en barras rectas. Estos esfuerzos
se denominan “esfuerzos normales” debido a que actúan en direcciones
perpendiculares a la superficie del material. Ahora consideraremos otro tipo
de esfuerzo, llamado esfuerzo cortante, que actúa de manera tangencial a
la superficie del material.
Como un ejemplo de la acción de los esfuerzos cortantes, considere la
conexión con perno que se muestra en la figura 1-24a. Esta conexión consiste
de una barra plana A, una horquilla C y un perno B que pasa por agujeros
en la barra y en la horquilla. Por la acción de las cargas de tensión P, la barra
y la horquilla presionarán contra el perno en compresión y se desarrollarán
esfuerzos de contacto, llamados esfuerzos de compresión, esfuerzos en
apoyos o esfuerzos de soporte. Además, la barra y la horquilla tienden a
cortar el perno, es decir, pasar a través de él, y esta tendencia es resistida
por los esfuerzos cortantes en el perno. Como un ejemplo, considere el refuerzo
para un pasillo peatonal elevado que se muestra en la fotografía.
P
A
B
C
P
(a)
P
m
p
n
q
P
1
3
m
p
n
q
2
m
p
V
n
q
V
2
m
t
n
(b)
FIGURA 1.24 Conexión con perno en la
que éste está sometido a cortante doble.
(c) (d)
(e)
Para mostrar con más claridad las acciones de los esfuerzos de soporte
y cortante, analicemos este tipo de conexión en una vista lateral esquemática
(figura 1.24b). Con este esquema en mente, dibujamos un diagrama de
cuerpo libre del perno (figura 1.24c). Los esfuerzos en los apoyos ejercidos
por la horquilla contra el perno se muestran en el lado izquierdo del diagrama
de cuerpo libre y se identifican con 1 y 3. Los esfuerzos de la barra aparecen
en el lado derecho y se identifican con 2. La distribución real de los
esfuerzos de soporte es difícil de determinar, por lo que se acostumbra suponer
que están distribuidos uniformemente. Con base en la suposición de