4. Cortadura / Cizalladura

4.1. Cortadura

La cortadura (cizalladura o tensión cortante) es el esfuerzo que soporta una pieza cuando sobre ella actúan fuerzas contenidas en la propia superficie de actuación. Un ejemplo de esfuerzo de cortadura sería el que soportan los roblones después de colocados.

Generalmente, el esfuerzo de cortadura no se presenta aislado, suele ir acompañado de algún otro esfuerzo. En el caso de los roblones, por ejemplo, están sometidos además de a la tensión de cortadura, a otra tensión de tracción necesaria para mantener unidas dos chapas metálicas.

4.2. Problemas típicos de cortaduras

Problema 4.1. La probeta rectangular de la figura, de sección 2,5 x 5 cm2, se usa para determinar la resistencia a tracción de la madera. Determinar la mínima longitud que debe tener la medida a para que no se produzca un fallo por cortante antes de la rotura a tracción de la probeta, si se sabe que la tensión de rotura a cortante es de 6,5 MN/m2 y que la rotura a tracción de la probeta se ha producido para una carga P = 330 N.

Problema 4.2. La probeta formada por tacos inclinados de 4 cm de espesor de la figura, se usa para determinar la resistencia a cortante-compresión de la madera. Determinar la carga de rotura a cortante del encolado, si se necesita una fuerza vertical de 4.000 Kg para producir la rotura del ensamble.

Problema 4.3. El dispositivo de la figura permite determinar resistencias a cortante de probetas cilíndricas. Calcular la fuerza que hay que aplicar para romper un redondo de acero laminado de 20 mm de diámetro que tiene una resistencia última a cortante de 730 MN/m2.

Problema 4.4. Para determinar la resistencia a cortante de una unión encolada se usa el dispositivo de la figura. Si la carga de rotura es 12.000 N, calcular la tensión cortante media en la unión.

Problema 4.5. Una polea sometida a un momento torsor de 11.000 kp cm está enchaveta toda a un árbol por medio de una chaveta de 1,2 x 1,2 x 7,5 cm. Determinar la tensión cortante a la que está sometida la chaveta.

Problema 4.6. Una polea está enchavetada a un árbol de 6 cm de diámetro por medio de una chaveta de 1 x 1,5 x 7,5 cm. Los empujes T1 y T2, de la correa sobre la polea dan lugar a un momento de giro de 130 Nm. Determinar la tensión cortante a la que está sometida la chaveta.

Problema 4.7. Un perno de acero de 1 cm de diámetro está sometido a una carga de tracción axial de 1000 N, como se representa en la figura. Determinar la tensión cortante media que hay en la cabeza del perno, suponiendo que actúa sobre una superficie cilíndrica del mismo diámetro que el perno.

Problema 4.8. Se utiliza un punzón circular de 2 cm de diámetro para punzonar un agujero en una chapa de 12 mm de espesor. Si la fuerza necesaria para que el punzón atraviese el metal es de 30.000 N, determinar la tensión cortante máxima producida en el material.

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