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Tracción, compresión y cortadura

Indique la fuerza, la sección y el material para obtener la tensión, el coeficiente de seguridad sobre el límite elástico y la rotura, el alargamiento y el área mínima. En pasadores, vea la cortadura simple o doble y el aplastamiento de la chapa.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Verificación
Esfuerzo
Sección
Material y criterio

En materiales dúctiles el coeficiente se aplica al límite elástico; en la fundición, a la rotura.

—Tensión de trabajo
—

Curva tensión-deformación esquemática

Forma típica del material elegido con las resistencias mínimas; el rombo es el punto de trabajo.

Toque el gráfico para ver los valores.

Tramo elástico ampliado

Recta de Hooke hasta el límite elástico, tensión admisible con el coeficiente deseado y punto de trabajo.

Toque el gráfico para ver los valores.

Propiedades mínimas de los materiales

Límite elástico y rotura mínimos de las normas de material; E, G y ν típicos. Alargamiento en 50 mm.

Siguiente paso

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Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Tensión normal: σ = F ÷ A; cortadura: τ = F ÷ (n · A), n = planos de corte; aplastamiento: σb = F ÷ (d · t)
Hooke: ε = σ ÷ E; δ = F · L ÷ (A · E); γ = τ ÷ G; deformación lateral = ν · ε
Coeficiente de seguridad: n = Re ÷ σ (dúctiles), Rm ÷ σ (frágiles); cortadura: τe = 0,577 Re (von Mises), τu ≈ 0,67 Rm (aceros y aluminio); área mínima = n · F ÷ S
Compresión (K = 1): λ = L ÷ i; λc = π √(2E ÷ Re); λ ≥ λc: σcr = π² E ÷ λ² (Euler); λ < λc: σcr = Re − (Re λ ÷ 2π)² ÷ E (Johnson)

Hipótesis y límites

  • Carga estática, axial y centrada, con tensión uniforme. No incluye concentración de tensiones en taladros, roscas o entallas, fatiga ni temperatura elevada.
  • Propiedades mínimas: ASTM A36, A240 para el 304, B221 para el 6061-T6, A48 clase 30 para la fundición; SAE 1020 y 1045 según Shigley (tabla A-20). Resistencia a compresión de la fundición, valor típico.
  • En la cortadura de pasadores se usa la tensión media; la máxima en sección circular maciza es 4/3 de la media.

Normas y documentos técnicos

  • Budynas, R. G.; Nisbett, J. K.: Shigley’s Mechanical Engineering Design, 11th ed., McGraw-Hill (Tables A-5, A-20, A-24)
  • Beer, F. P.; Johnston, E. R.: Mechanics of Materials, McGraw-Hill
  • ASTM A36/A36M; ASTM A240/A240M; ASTM B221; ASTM A48/A48M
  • ISO 6892-1: Metallic materials — Tensile testing — Method of test at room temperature

Legislación y reglamentos en España y la UE

  • Real Decreto 470/2021: Código Estructural
  • UNE-EN ISO 6892-1: materiales metálicos — ensayo de tracción a temperatura ambiente
  • Real Decreto 1215/1997: equipos de trabajo

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula la tensión de tracción en una barra?

Divida la fuerza entre el área. Un redondo de 20 mm (314 mm²) con 30 kN tiene 95,5 MPa; en acero A36 (Re = 250 MPa), el coeficiente de seguridad es 2,6.

¿Cuánto se alarga una barra de acero?

δ = F L ÷ (A E). El mismo redondo de 20 mm con 30 kN y 2 m de longitud se alarga unos 0,95 mm, con E = 200 GPa.

¿Qué diferencia hay entre cortadura simple y doble?

En la simple, el pasador se corta por un plano; en la doble, como en una horquilla, por dos. Con 30 kN en un pasador de 20 mm, la tensión es 95,5 MPa en simple y 47,7 MPa en doble.

¿Qué coeficiente de seguridad usar?

Para cargas estáticas bien conocidas en acero, de 1,5 a 2 sobre el límite elástico. Con impacto o cargas inciertas, 3 o más. En fundición, de 3 a 5 sobre la rotura.