Análisis de fallo por cizalla
Introducción
La tensión cortante, tensión de corte, tensión de cizalla o tensión tangencial[1] es aquella que, fijado un plano, actúa tangencialmente a este. Se suele representar con la letra griega tau (Fig 1). En piezas prismáticas, las tensiones cortantes aparecen en caso de aplicación de un esfuerzo cortante o bien de un momento torsor "Torsión (ingeniería)").[2][3].
En piezas alargadas, como vigas y pilares, el plano de referencia suele ser un paralelo a la sección transversal (es decir, uno perpendicular al eje longitudinal). A diferencia del esfuerzo normal, es más difícil de apreciar en las vigas, ya que su efecto es menos evidente.
Tensión cortante promedio
Un problema que se presenta en su cálculo se debe a que las tensiones no se distribuyen uniformemente sobre un área. Si se quiere obtener la tensión media, se aplica la fórmula:.
donde V (letra usada habitualmente para designar esta fuerza) representa la fuerza cortante y A representa el área de la sección sobre la cual se está aplicando. En este caso, el esfuerzo cortante, como su nombre indica, corta una pieza. En esta imagen (Fig 2.), el tornillo y el perno presentan esfuerzo cortante al ser cortados por las piezas que unen (línea verde).
Fórmula de Collignon-Jourawski
Contenido
Si se requiere encontrar la tensión cortante debida a una fuerza cortante en un punto específico, lo cual es común en vigas, se usa la siguiente fórmula, conocida como fórmula de Collignon (1877):.
donde V representa la fuerza cortante, m primer momento de área parcial (que coincide con el producto del centroide y el área que se abarca desde un extremo hasta el punto donde se quiere encontrar el esfuerzo):.
I el momento de inercia de la sección total respecto a un eje perpendicular a la dirección del cortante y t el espesor de la figura a lo largo de un eje perpendicular a la dirección del cortante. En esta fórmula tanto el segundo momento de área, como el primer momento de área parcial se toman con respecto a la fibra neutra de la pieza.