ESFUERZO CORTANTE y FACTOR DE SEGURIDAD Prob. Se quiere punzonar una placa, tal como se indica en la figura, que tiene un esfuerzo cortante último de 300 MPa. a) Si el esfuerzo de compresión admisible en el punzón es 400 MPa, determine el máximo espesor de la placa para poder punzonar un orificio de 100 mm de diámetro. b) Si la placa tiene un espesor de 10 mm, calcule el máximo diámetro que pude punzonarse.
Prob. La varilla de 20 mm de diámetro BC tiene extremos planos de sección rectangular de 20 x 40 mm, en tanto que el aguilón AB tiene una sección transversal de 30 x 50 mm y está provista de una horquilla en el extremo B. Ambos elementos se conectan en B por un pasador del que cuelga la carga de 30 kN por medio de una ménsula en forma de U. Al aguilón AB lo soporta en A un pasador introducido en una ménsula doble, mientras que la varilla BC se conecta en C a una ménsula simple. Todos los pasadores tienen 25 mm de diámetro. Encuentre el esfuerzo cortante promedio en los pasadores.
Prob. Un puntal S de acero que sirve como riostra para un malacate marino transmite una fuerza de compresión P = 12 k a la plataforma de un muelle (figura a). El puntal tiene una sección transversal hueca con espesor de pared t = 0.375 in (figura b) y el ángulo u entre el puntal y la horizontal es 40°. Un pasador que atraviesa el puntal transmite la fuerza de compresión del puntal a dos placas de unión G que están soldadas a la placa base B. Cuatro pernos de anclaje sujetan la placa base a la plataforma. El diámetro del pasador es dpasador = 0.75 in, el espesor de las placas de unión es tG = 0.625 in, el espesor de la placa base es tB = 0.375 in y el diámetro de los pernos de anclaje es dperno = 0.50 in. Determine los esfuerzos siguientes: (a) el esfuerzo de soporte entre el puntal y el pasador, (b) el esfuerzo cortante en el pasador, (c) el esfuerzo de soporte entre el pasador y las placas de unión, (d) el esfuerzo de soporte entre los pernos de anclaje y la placa base y (e) el esfuerzo cortante en los pernos de anclaje. (No tenga en cuenta la fricción entre la placa base y la plataforma.)
Prob. Una barra de acero que trabaja como barra de suspensión para maquinaria pesada en una fábrica, esta acoplada a un soporte mediante la conexión con perno que se muestra en la figura. La parte principal del colgante tiene una sección transversal rectangular con un ancho b1 = 1.5 in y un espesor t = 0.5 in. En la conexión con perno la barra de suspensión se alarga hasta un ancho b2 = 3.0 in. El perno, que transfiere la carga de la barra a las dos placas de unión, tiene un diámetro d = 1.0 in. Determine el valor permisible de la carga de tensión P en la barra de suspensión con base en las siguientes consideraciones: (a) El esfuerzo de tensión permisible en la parte principal de la barra de suspensión es 16,000 psi. (b) El esfuerzo de tensión permisible en la barra de suspensión en su sección transversal que pasa por el agujero del perno es 11,000 psi. (El esfuerzo permisible en esta sección es menor debido a las concentraciones de esfuerzos alrededor del agujero). (c) El esfuerzo de soporte permisible entre la barra de suspensión y el perno es 26,000 psi. (d) El esfuerzo cortante permisible en el perno es 6500 psi.
Prob. La armadura de dos barras ABC que se muestra en la fi gura 1.33 tiene soportes articulados en los puntos A y C, que están separados 2.0 m. Los elementos AB y BC son barras de acero, interconectadas por un pasador en el nodo B. La longitud de la barra BC es de 3.0 m. Un anuncio que pesa 5.4 kN está suspendido de la barra BC en los puntos D y E, que están ubicados a 0.8 m y 0.4 m, respectivamente, de los extremos de la barra. Determine el área de la sección transversal necesaria de la barra AB y el diámetro necesario del pasador en el soporte C si los esfuerzos permisibles en tensión y cortante son 125 MPa y 45 MPa, respectivamente. (Nota: los pasadores en los soportes están en cortante doble. Además, no tome en cuenta los pesos de los elementos AB y BC.)
Prob. Dos placa metálicas de anchura b = 12,5 cm y espesor e1 = 15 mm están unidas mediante dos cubrejuntas del mismo ancho y espesor e2 = 10 mm. La unión se hace mediante tornillos de diámetro d = 24 mm como se indica en la figura. Sabiendo que los agujeros tienen un diámetro D = 27 mm y que las placas están sometidas a un esfuerzo de tracción de F = 10 000 N, se pide calcular.
a) b) c) d) e) f) g)
La tensión cortante en los tornillos La tensión de compresión sobre las paredes de los agujeros de las placas. La tensión de compresión sobre las paredes de los agujeros de las cubrejuntas La tensión normal en los puntos de la placa pertenecientes a la sección transversal m1n1. La tensión normal en los puntos de las cubrejuntas pertenecientes a la sección transversal m1n1. La tensión normal en los puntos de la placa pertenecientes a la sección transversal m2n2. La tensión normal en los puntos de las cubrejuntas pertenecientes a la sección transversal m2n2.
Prob. Un cilindro circular de hierro fundido, corto y hueco, debe soportar una carga de compresión P = 130 kip. El esfuerzo último en compresión para el material u = 35 000 Psi. Se desea diseñar el cilindro con un espesor de pared t = 1 in. y un factor de seguridad de 3 con respecto de la resistencia última. Calcular el diámetro d exterior mínimo requerido del cilindro.
Prob. Determinar la fuerza de tracción máxima que puede soportar una varilla de acero de diámetro 5/8”, donde el esfuerzo de fluencia es fy = 4280 Kg/cm 2, considerando un factor de seguridad FS = 2 en un diseño por esfuerzo simple. Prob. Un miembro de una armadura del techo de un edificio tiene que soportar una carga de tensión axial estática de 19 800 lb. Se ha propuesto que se utilice un ángulo de acero estructural ASTM - A36 de alas iguales estandar para esta aplicación. Use el código AISC. Especifique un ángulo adecuado para el proyecto.
ASTM: American Society for Testing and Materials AISC: American Institute of Steel Construction LRFD: Load and Resistance Factor Design Prob. Las dos partes del elemento AB están adheridas a lo largo de un plano que forma un ángulo θ con la horizontal. Si se sabe que el esfuerzo último para la unión pegada es de 2.5 ksi en tensión y de 1.3 ksi en corte, determine el rango de valores de θ en que el factor de seguridad de los elementos es de al menos 3.0.
