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8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
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TEORIAS DE FALLA
ING. JAIME R. VARGAS T.
PRESENTACIÓN Nº 3:
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
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PORQUÉ APARECEN LAS TEORIAS DE FALLA?
PARA CONTESTAR SE DEBE PRIMERO ANALIZAR SI EL DISEÑADOR
ESTÁ SEGURO DE RESOLVER ALGUNAS INQUIETUDES.
TEORIAS DE FALLA
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#(4"#*5( ',-#*,( , (1*#6$(#, %$ *#('(-#,/'$ % +$-#*'$%.
! Q"# %( 7$%*#( %$ *#('(-#,/'$ %$ +$8*9$ +$-#*'$%#( $(9 /+
-*$( 6*6'#&$( % +'(+ 7'#,#, -$1"%$&$( #, %( /$-0%2( %
6*7##&*.
! Q"# /"$,& (# &'(#)$ $6$*#/#, ",$ (#*'# ',/#*-'&"+1*#( &$&$ %$
6/$ /#*-#5$ % /,/'+'#,- %$( *#$%#( /,&'/',#( #, "#
4",/',$ #% #%#+#,- $ &'(#)$*.
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U,$ +$,#*$ ("6%'* #(-$( ',/#*-'&"+1*#( #( %$ "-'%'5$/';, 4$/-*#(
(#2"*'&$& 6#*..
• C"0% #( ", 7$%* +0( *#$%?
• C;+ ',/' #, %$ /,4'$1'%'&$&?
• C;+ #, #% /(-?
TEORIAS DE FALLA
A6$*#/# -$+1'
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C"$,& $("+'+( ",$ /$*2$ #(-$+( (#2"*( % -'6 /$*2$"# $/->$?
• $ "# %$ /$*2$ 6&*0 (#*:
! T96'/$ ! P*+#&' ! M0@'+$
! M9,'+$ ! E(6#*$&$ ! N+',$%
! U("$% ! L9+'-# ! C,(-$,-#
! V$*'$1%# ! E(-'+$&$ ! D#-#*+',$&$
TEORIAS DE FALLA
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DISEÑO ESTÁTICO DISEÑO DINÁMICO?
D#6#,&'#,& "# (' %$( 4"#*5$( $/-"$,-#( #, #% #%#+#,- $
&'(#)$* (, /,('*$&$( E(-0-'/$( D',0+'/$( #% $,0%'('( 8
(" /,(#/"#,-# &'(#) #( &'4#*#,-#.
TEORIAS DE FALLA
POR LO TANTO EL DISEÑADOR DEBE DETERMINAR EL TIPO DE
GARGAS ACTUANTES LOS FACTORES ETERNOS QUE
INCIDEN EN EL TRABAJO DEL ELEMENTO EL TIPO DE
MATERIAL A UTILIZARSE LAS RECOMENDACIONESALGORITMOS PARA DETERMINADO DISEÑO.
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POR LO TANTO EL DISEÑO PUEDE SER:
TEORIAS DE FALLA
DISEÑO ESTÁTICO
DISEÑO DINÁMICO
PARA MATERIALES DCTILES
PARA MATERIALES FRÁGILES.
PARA MATERIALES DCTILES
PARA MATERIALES FRÁGILES.
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DISEÑO ESTÁTICO
S' %$ /$*2$( $/-"$,-#( (, #(-0-'/$( #% &'(#) #(-0-'/ $ (#2"'*(#
# 2$*$,-'5$* "# %( #(4"#*5( ',-#*,( % #%#+#,-
4",&$+#,-$%+#,-# ? , (1*#6$(#, %$ *#('(-#,/'$ 6*6'$ %
+$-#*'$% (#%#//',$&.
TEORIAS DE FALLA
DISEÑO ESTÁTICO PARA MATERIALES DCTILES:
L$ 6*#+'($ '+6*-$,-# $% &'(#)$* #(-0-'/$+#,-# +$-#*'$%#(
&>/-'%#( #( "# %( #(4"#*5( *#("%-$,-#( #, #% #%#+#,- ,
(1*#6$(#, %$ *#('(-#,/'$ $ %$ 4%"#,/'$ S y 8$ "# ",$
*+$/';, 6#*+$,#,-# (#*9$ 8$ /,('*$&$ 4$%%$. E@'(-#,
#@/#6/',#( $ #(-$ *#2%$.
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DISEÑO ESTÁTICOTEORIAS DE FALLA
DISEÑO ESTÁTICO PARA MATERIALES FRÁGILES:
L( +$-#*'$%#( 4*02'%#( "#1*$&'5( /+ %( '#**( /%$&( ,
6(##, ", 6",- 4%"#,/'$ $(9 "# 6$*$ (" &'(#) #(-0-'/
# "-'%'5$*(# %$ *#('(-#,/'$ >%-'+$ S ut . A+0( #
*#/*&$*(# "# #, %( +$-#*'$%#( 4*02'%#( %$ *#('(-#,/'$ >%-'+$ $ %$
/+6*#(';, S uc #( +"/ +$8* $ %$ -#,(';, S ut 6* % "##,&'#,& % -'6 &'(#) (# -+$ /+ %9+'-# 4$%%$ $
S uc
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E(-$1%#/'&( %( -'6( &'(#) +#/0,'/ 8($1#&*#( %$( /,(#/"#,/'$ "# 6"# -#,#*
", &'(#) 6* /'#*-$( ',/#*-'&"+1*#( %(
#(-"&'(( % &'(#) 4"#*, -#*+',$,&&"*$,-# #% -*$,(/"*( % -'#+6 ",$ (#*'#
TEORAS DE FALLA DE UN MATERIALH 6$*$
2$*$,-'5$* $%2",$ +$,#*$ ", &'(#) +0(
/,4'$1%#.
TEORIAS DE FALLA
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TEORAS DE FALLA DE UN MATERIAL
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DISEÑO POR RESISTENCIA ESTÁTICA.TEORAS DE FALLA.
• E(4"#*5 ,*+$% +0@'+ T.E.N.M.
• T#*9$ % #(4"#*5 /*-$,-# ,*+$% T.E.C.N
• T#*9$ %$ #,#*29$ %$ &'(-*(';, T.E.D.
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TEORA DEL ESFUERZO NORMALMÁIMO T.E.N.M.
• E(-$ -#*9$ #( 8$ 1(%#-$ # ',$6%'/$1%# 8$ "# ("(
6*#&'//',#( , /,/"#*&$, /, %$ #@6#*'+#,-$/';, 8 %$
+$8*9$ 7#/#( 2#,#*$ ',(#2"*'&$&.
• E(-$ -#*9$ #(-$1%#/# "# %$ falla suele ocurrir siempre que
el esfuerzo principal mayor sea igual a la resistencia”. N
$8 4$/-* (#2"*'&$&? /"0% *#('(-#,/'$?
• E, %$
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TEORA DEL ESFUERZO NORMAL MÁIMO T.E.N.M.
S"6;,2$(# "# (# *,$, %( -*#( #(4"#*5( 6*',/'6$%#( 6$*$ /"$%"'#*
#(-$& #(4"#*5 #, %$ ('2"'#,-# 4*+$
σ 1 > σ 2 > σ 3
L"#2 (' %$ 4%"#,/'$ S y 4"#*$ #% /*'-#*' 4$%%$ D'(#) #(-0-'/ 6$*$
+$-#*'$%#( &>/-'%#( #(-$ -#*9$ $,-'/'6$ "# #% (6#*4#/- ("/#
('#+6*# "#:
S yt R#('(-#,/'$( %$ 4%"#,/'$ $ %$ -#,(';,
S yc R#('(-#,/'$ %$ 4%"#,/'$ $ /+6*#(';,
D,:σ 1 S yt 1'#, σ 3 = S yc
B,
A yt yc
S Sσ σ = = −T$+1'
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E, %( +$-#*'$%#( 4*02'%#( %$ 4$%%$ /"**'*0 ('#+6*# "#:
B, A ut uc S Sσ σ = = −
Donde Sut : resistencia última a la tensión
Suc : resistencia últimas a la compresión.
L "# #( % +'(+ "# %$ 4$%%$ /"**'*0 (':
TEORA DEL ESFUERZO NORMAL MÁIMO T.E.N.M.
σ 1 S ut 1'#, σ 3 = -S uc
T$+1'
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σ B
σ A
S yt
S yt S yc
S yc
Z,$ (#2"*'&$&
GRÁFICO DE LA ZONA DE SEGURIDAD DEL DISEÑOEMPLEANDO LA TEORA DEL ESFUERZO NORMAL MAIMO
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TEORA DEL ESFUERZO CORTANTE NORMAL T.E.C.N.
A4'*+$ "# (# ','/'$ %$ 4%"#,/'$ ('#+6*# "# #, ", #%#+#,-+#/0,'/ #% #(4"#*5 /*-$,-# +0@'+ (# 7"#%7# '2"$% $%
#(4"#*5 /*-$,-# +0@'+ -#*+',$& #, ",$ 6*1#-$
,*+$%'5$&$ (+#-'&$ $ -#,(';, /"$,&
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Recordemos el círculo de Mohr para la pruea a tensión simple:
σ 3 S
τ
σ σ 1
σ 2 KS
S es un valor de resistencia Sy o
Su
S = σS
τ ma"
TEORA DEL ESFUERZOCORTANTE NORMAL T.E.C.N.
!írculo de Mohr para la pruea de "orsión pura.
σ 3σ
1
σ
τ
σ 3 σ 2 σ σ 2 Kσ 3 ! σ
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E, -#,(';, ('+6%# #% #(4"#*5 /*-$,-# +0@'+ #(:#
$ $máx S
σ τ = =
E, -*(';, 6"*$
#% #(4"#*5 +0@'+ #(: # %
$máx
σ σ τ
−
=
D#% $,0%'('( % /9*/"% M* (# -'#,#:
E, /,(#/"#,/'$ la teoría del esfuerzo cortante m&'imo 6*#&'/# "# la falla se producir& siempre (ue:
# %o ien
$
y
máx y
S S τ σ σ = − =
N;-#(# "# #(-$ -#*9$ #(-$1%#/# "# %$ *#('(-#,/'$ %$ 4%"#,/'$ $%/*-$,-# S S# #(-0 &$&$ 6* %$ #/"$/';,.
),*)sy y S S =
TEORA DEL ESFUERZOCORTANTE NORMAL T.E.C.N.
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σ B
σ A
Z,$ (#2"*'&$&
GRÁFICO DE LA ZONA DE SEGURIDAD DEL DISEÑOEMPLEANDO LA TEORA DEL ESFUERZO CORTANTE MAIMO
E% 4,& #, /%* ,#2* (#-'#,# %$ 5,$ (#2"*'&$& %$ T#*9$ % E(4"#*5 N*+$%M0@'+
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TEORA DE LA ENERGA DE DISTORSIÓN T.E.D.
T$+1'
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σ A
σ BZ,$ (#2"*'&$&
GRÁFICO DE LA ZONA DE SEGURIDAD DEL DISEÑO EMPLEANDO LATEORA DE LA ENERGIA DE DISTORSIÓN
E% 4,& #, /%* ,#2* (# -'#,# %$5,$ (#2"*'&$& %$ T#*9$% E(4"#*5 N*+$% M0@'+ 8 #,* %$ T#*9$ % E(4"#*5C*-$,-# N*+$%.
N;-#(# #% 0*#$ (#2"*'&$& #@/#,-# "#6*6*/',$ #(-$ -#*9$
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L$ -#*9$ % #(4"#*5 ,*+$% +0@'+ #( ", /"$&*$& 6*"# (# /,('*$
"# ", #%#+#,- 4$%%$ (' /"+6%# %$ ('2"'#,-# #/"$/';,:
ANALISIS DE LAS TEORIAS DE FALLA.
E, %$ -#*9$ #(4"#*5 /*-$,-# +0@'+ /+ (# 7# #, $,-#*'*#(
&'$6('-'7$( (# 1-'#,# ",$ #/"$/';, /"$,& #% #%#+#,- #(-0 (+#-'&
$ #(4"#*5( -*$//';, /+6*#(';, 8 -*$ /"$,& #(-0 (+#-'& $
-*(';,.L$ 4$%%$ (# 6*&"/# /"$,&:
S y = σ A ; S y = σ B #, -*$//';, /+6*#(';,
S y = σ A ) σ B #, -*(';,
L$ -#*9$ %$ E,#*29$ &'(-*(';, 6*#&'/# ",$ *#('(-#,/'$ 4%"#,/'$ $%
/*-$,-# (#,('1%#+#,-# +$8* "# %$ 6*#&'/$ 6* %$ -#*9$ % #(4"#*5
/*-$,-# +0@'+. E( ",$ #/"$/';, ",$ #%'6(#
S y = σ A ; S y = σ B
S y 2 = σ A
2 ) σ A σ A , σ B2
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RESUMEN DE LAS TRES TEORAS DE FALLA.
• L$ -#*9$ #(4"#*5 +0@'+ (% (# 6*#(#,-$ 6* ',-#*
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RESUMEN DE LAS TRES TEORAS DE FALLA. C,-',"$/';,
• L$ -#*9$ % #(4"#*5 /*-$,-# +0@'+ (# "-'%'5$ (' %$(
&'+#,(',#( , -'#,#, "# (#* +"8 6*#/'($( -$+1'
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EJERCICIOS DE APLICACIÓN
SOBRE LAS TEORIAS DE FALLA.MATERIALES DCTILES.
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SECUENCIA RECOMENDADA PARA LA RESOLUCIÓN:
.! A,0%'('( %( &$-(
.! D'1" % 2*04'/ %$ *#(6#/-'7$ T#*9$
3.! U1'/$/';, %( &$-( #, #% 2*04'/ *#(6#/-'7
.! U-'%'5$* %$( *#%$/',#( 6#*-',#,-#( 6$*$ -#*+',$* #% 6$*0+#-*
(%'/'-$&. S' (# *#$%'5$ #% 2*04'/ 6* ##+6% $ #(/$%$ #,
A"-CAD " -* 6$"#-# 2*04'/ (# 6"# +#&'* &'*#/-$+#,-#
%$( *#%$/',#(.
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EJERCICIO DE APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZONORMAL MAIMO
D#-#*+',$* #% 4$/-* &'(#) 6$*$ #% /$( σ 1= σ 2 6(' 8
σ 3K (' #% +$-#*'$% #( &>/-'% /, ", S y K 6('
SECUENCIA DE RESOLUCIÓN:
.! A,0%'('( %( &$-(
- σ 1= σ 2 6(' σ 3 K E%#+#,- (%'/'-$& $ T#,(';, 1'$@'$%
! M$-#*'$% &>/-'% /, ", S y K 6('
APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZO
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σ B
σ A
APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZONORMAL MAIMO
S yt K 6('
S yt K 6('
S yc
S yc K σ 1
6('
W 6('
.! D'1"$* #% 2*04'/ %$ T#*9$ % E(4"#*5 ,*+$% M0@'+
3.! U1'/$* %( &$-( /,/'&(
APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZO
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σ B
σ AS yt
S yt
S yc
S y /
.! D#-#*+',$&( %( 6",-( A 8 B (# 6"#, "-'%'5$*%$( *#%$/',#( 6#*-',#,-#( 6$*$ #,/,-*$* #, #(-#
/$( #% 4$/-* &'(#) (%'/'-$&
σ 1 =
σ 2 =
K
K
B
A
K
n = OB
OA
S yt
σ 1
S yt
σ 2
n =K
n = .
APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZONORMAL MAIMO
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σ A
S yt
S yt S yc
S yc
σ B
D#-#*+',$* #% 4$/-* &'(#) 6$*$ #% /$( σ 1 X 6(' σ 2 K 8 σ 3 ! K (' #%+$-#*'$% #( &>/-'% /, ", S y 6('
O
EJERCICIO DE APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZOCORTANTE MAIMO
APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZO
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
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σ A
S yt
S yt S yc
S yc
σ B
W X 6(' WK 8 W3 ! K
M$-#*'$% /, S8 6('
W3 ! KO
SA
W X
SBA
B
APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZOCORTANTE MAIMO
APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZO
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R##+6%$5$,& %$ E/. #, %$ E/.
( )
Kpsi S S
S S
S
S
S S
S S S
A A
yc
A
yc
A
Ayc
yc A
A
.%,/$
-/
0)#
#$*
##
#
#
%
%
#
%
#
%
#
%
#
%
#
=⇒+
=
−
=⇒
−
=
−=
−=
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
APLICACIÓN DE LA TEORIA DEL ESFUERZOCORTANTE MAIMO
).,#
-/
.%,/$
#
=
==
n
S n A
σ
C$%/"% % 4$/-* (#2"*'&$& /, %$ TECM
EJERCICIO DE APLICACIÓN DE LA TEORIA DE LA ENERGA DE LA
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D#-#*+',$* #% 4$/-* &'(#) 6$*$ #% /$(
σ 1 K 6(' σ 2 !3K 6(' 8σ 3 !K 6(' (' #% +$-#*'$%
#( &>/-'% /, ", S y K
6('
EJERCICIO DE APLICACIÓN DE LA TEORIA DE LA ENERGA DE LADISTORSIÓN
APLICACIÓN DE LA TEORIA DE LA ENERGIA
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! C$%/"% S A
$% σ σ
B A S S
OA
OBn ===
APLICACIÓN DE LA TEORIA DE LA ENERGIADE DISTORSIÓN
#.,#n
.)
$/,.1n
=
=
S yc S A
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
35/63
F I N
PRESENTACIÓN 3
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36/63
PRESENTACIÓN Nº :
EJEMPLO DE DISEÑO ESTÁTICO
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37/63
CERNIDERA UCAS QUE SERÁN INTRODUCIDAS
EN EL RECIPIENTE DE CERA LQUIDA.
EJE ASIENTO DE LACERNIDERA UCAS
CERNIDERA
DIAGRAMA DE FUERZA DE CORTANTE
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DIAGRAMA DE FUERZA DE CORTANTE
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39/63
DIAGRAMAS DE MOMENTO FLECTOR DEMOMENTO TORSOR
O A C D B
Ó Ó
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DETERMINACIÓN DE LA SECCIÓN CRTICA
A% 1(#*7$* #% 2*04'/ ++#,-( (# 1(#*7$ "# ",$
5,$ /*'-'/$ #( %$ 6$*-# "# (# "1'/$ (1*# #% $68 A.E% ++#,- 4%#/-* #, #(-# %"2$* #( N!+.
O A C D B
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UNA VEZ DETERMINADA LA SECCIÓN CRTICA
DE ELLA EL PUNTO MÁS CRTICO SE PASA
AL DISEÑO CON LAS SOLICITACIONES A LAS
QUE ESTÁ SOMETIDO ESTE PUNTO.
DISEÑO ESTÁTICO DE LA SECCIÓN CRTICA DEL EJE ASIENTO
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
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DISEÑO ESTÁTICO DE LA SECCIÓN CRTICA DEL EJE ASIENTO
DE LA CERNIDERAH
P$*$ #% &'(#) (# (#%#//',$ ", $/#* AISI K CD /"8$( 6*6'#&$(
(#2>, T$1%$( (, L$( 6*6'#&$( (# 1-'#,#, % %$ T$1%$ A! % M$,"$% D'(#) M#/0,'/ S'2%#8 "# (# ('2"#:
! S y ('.
- S ut Y ('
! E% 4$/-* (#2"*'&$& $("+'& #( n .
S# ($1# "#:
D# %( &'$2*$+$( ++#,-( 6*#7'$+#,-# *#$%'5$&( (# /,/#, %(
7$%*#(:
( = ( ma" . N!+ 8 $ 3. N!+ 8 *##+6%$5$,&:
P$*0+#-*( "# 6#*+'-#, -#*+',$*%( #(4"#*5( 6*',/'6$%#(
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*##+6%$5$,& %( 7$%*#( W@ 8 @8 $,-$&( $,-#*'*+#,-# (#-#*+',$, %( #(4"#*5( 6*',/'6$%#(:
S# /,/# %$ #/"$/';,:
es el di&metro del e2e (ue se necesita dise3ar
D# &, "#&$:
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4!u&l teoría de falla aplicaríausted para el dise3o est&tico5
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L$ -#*9$ $ $6%'/$*(# #( %$ -#*9$ %$ E,#*29$ %$ D'(-*(';, 8$"# #% +$-#*'$% #( &>/-'%.
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
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P$*$ #(-$ -#*9$ (# $%%$, 2*$4'/$&( %( 7$%*#( *#(6#/-'7( σ 1
8 σ 3 %( "# -#*+',$*0, $ (" 7#5 #% 7$%* S A %"#2 %(
('2"'#,-#( /0%/"%(:
D# %$ #/"$/';, %$ #%'6(# %$ -#*9$ %$ E,#*29$ &'(-*(';, (# -'#,#:
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
47/63
L$ #/"$/';, %$ *#/-$ #, #% /"$*- /"$&*$,-# #(:
D# %$ #/"$/';, %$ #%'6(# %$ -#*9$ %$ E,#*29$ &'(-*(';, (# -'#,#:
R##+6%$5$,& %( 7$%*#( W 8 W3:
C+ S y #( /,/'& (# 6"# 1-#,#* S A *##+6%$5$,& #(-# 7$%*:
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
48/63
R#/"
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
49/63
O6#*$,& /, %$ E/. 3 (# -'#,#:
E% &'0+#-* /$%/"%$& 1$ #(-$( /,&'/',#( &'(#) #(
& ++
P$*$ &'(+',"'* %$ /$,-'&$& +$-#*'$% $ +$"',$* (# # #(/2#* ",&'0+#-* ,*+$%'5$& 6*;@'+ 8 +$8* "# #@'(-$ #, #% +#*/$&
%/$%.
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
50/63
Q"# 6$($ /, #% &'(#) (' $8/,/#,-*$&*#( #(4"#*5(?
P*"< #% &'(#) #( #(-0-'/ 8 ,&',0+'/?
C"0% #( %$ 2#+#-*9$ 4',$% % ##&'(#)$&?
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
51/63
FALLA DE MATERIALESFRÁGILES
FALLAS DE MATERIALES
8/18/2019 3 4 Teorías de Falla Ductiles.ejer Estat
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FALLAS DE MATERIALESFRÁGILES
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FALLAS DE MATERIALES FRÁGILES
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TEORIAS DE FALLA
APLICADAS PARAMATERIALES FRÁGILES
TEORIAS DE FALLAS PARA MATERIALES
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• LA TEORA DEL ESFUERZONORMAL MÁIMO
• LA TEORA DE COULOMB MO=R A VECES LLAMADA TEORA DE FRICCIÓN
INTERNA
• TEORA DE MO=R MODIFICADA.
FRÁGILES
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TEORIAS DE FALLAS PARA MATERIALESFRÁGILES
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TEORIAS DE FALLAS PARA MATERIALESFRÁGILES
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TEORIAS DE FALLAS PARA MATERIALES FRÁGILES
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TEORIAS DE FALLAS PARA MATERIALES FRÁGILES
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TEORIAS DE FALLAS PARA MATERIALES FRÁGILES
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GRÁFICA DE DATOS EPERIMENTALES OBTENIDOS EN
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ENSAOS DEL MATERIAL FRÁGIL =IERRO COLADO GRISSOMETIDO A ESFUERZOS BIAIALES PARA LAS TEORIAS DEFALLA. S=IGLE
7B
7 8
!uadrante recomendado
por otros in9estiadores
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B
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PENDIENTE UTILIZADAPARA LA TEORA DEMO=R MODIFICADA
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EJERCICIO DE LAS TEORIAS DE FALLAPARA MATERIALES FRÁGILES.
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VALORES DE LA FUNDICIÓN ASTM Nº K
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