M4.1 La estructura mostrada admite una carga distribuida especificada. Las tensiones limitantes para la varilla (1) y las patillas A, B y C se dan. Determine la fuerza axial en la varilla (1), la fuerza resultante en la patilla C, y los factores de seguridad con respecto a las tensiones limitantes especificadas para varilla (1) y pasadores B y C.
M4.2 La conexión de corte individual consiste en una serie de pernos, como se muestra. Dado el diámetro del perno y la fuerza máxima de los pernos, determine el factor de seguridad para la conexión para una carga de tensión especificada P.
P4.2 Se usan tres pernos en la conexión que se muestra en la Figura P4 .2. El espesor de la placa (1) es de 18 mm. La máxima resistencia al corte de los pernos es de 320 MPa, y la resistencia máxima del rodamiento de la placa (1) es de 350 MPa. Determine el diámetro mínimo del perno requerido para soportar una carga aplicada de P 180 kN si un mínimo se requiere un factor de seguridad de 2.5 con respecto a ambas cizallas y falla del cojinete de la placa.
P4.3 Una carga de 14 kips es compatible con dos barras, como se muestra en la Figura P4.3. La barra (1) está hecha de latón rojo laminado en frío ( δY 60 ksi) y tiene un área de sección transversal de 0.225 . . La barra (2) está hecha de Aluminio 6061-T6 ( δY 40 ksi) y tiene un área de sección transversal de 0.375 . . Determine el factor de seguridad con respecto al rendimiento para cada una de las barras.
P4.4 Una barra de acero se une a una viga de soporte de madera con cuatro tornillos tiradores de 22 mm de diámetro, como se muestra en la Figura P4.4. La barra de acero tiene 70 mm de ancho por 6 mm de espesor. Para la barra de acero, el límite elástico es de 250 MPa y la resistencia máxima del rodamiento es de 350 MPa. La resistencia máxima al corte de los tornillos tirafondo es de 165 MPa. Para la barra se requieren factores de seguridad de 1.67 con respecto al límite elástico y 3.0 con respecto a la resistencia del cojinete. Se requiere un factor de seguridad de 3.0 con respecto a la resistencia máxima al cizallamiento para los tornillos tirafondo. Determine la carga permisible P que puede ser compatible con esta conexión. (Nota: Considere solo el área de sección transversal bruta de la barra, no del área neta).
P4.6 La estructura rígida ABD en la figura P4.6 está soportada en B por una varilla de unión de 35 mm de diámetro (1) y en A por una clavija de 30 mm de diámetro utilizada en una única conexión de cizallamiento. La barra de acoplamiento está conectada a B y C mediante pasadores de 24 mm de diámetro utilizados en conexiones de doble cizallamiento. La barra de acoplamiento (1) tiene una resistencia a la fluencia de 250 MPa, y cada una de las clavijas tiene una resistencia máxima al corte de 330 MPa. Una carga concentrada de P 50 kN actúa como se muestra en D. Determine: (a) la tensión normal en la varilla (1). (b) el esfuerzo cortante en los pasadores en A y B. (c) el factor de seguridad con respecto al límite elástico para el tirante (1). (d) el factor de seguridad con respecto a la resistencia máxima para los pines en A y B.
P4.7 El mecanismo de palanca de campana que se muestra en la figura P4.7 está en equilibrio para una carga aplicada de F1 10 kN aplicada en A. Suponga que es 300 mm, b 150 mm, c 100 mm y 65 °. El pasador en B tiene un diámetro de d 12 mm y una resistencia máxima al cizallamiento de 400 MPa. La manivela de campana y el soporte de soporte tienen una resistencia máxima al rodamiento de 550 MPa. Determine: (a) el factor de seguridad en el pin B con respecto a la resistencia al corte final. (b) el factor de seguridad de la palanca acodada en el pasador B con respecto a la resistencia última del rodamiento. (c) el factor de seguridad en el soporte de soporte con respecto a la resistencia última del cojinete.
P4.9 La estructura conectada por pin se somete a una carga P, como se muestra en la Figura P4.9. El miembro inclinado (1) tiene un área de sección transversal de 250 mm2 y un límite elástico de 255 MPa. Está conectado al ABC de brasas rígidas con un pasador de 16 mm de diámetro en una conexión de doble cizallamiento en B. La resistencia máxima al cizallamiento del material del pasador es de 300 MPa. Para el miembro inclinado (1), el factor mínimo de seguridad con respecto al límite elástico es 1.5. Para las conexiones de pines, el factor mínimo de seguridad con respecto a la resistencia máxima es 3.0. (a) Sobre la base de la capacidad del miembro (1) y el pin B, determine la carga máxima permisible
P
que
se
puede
aplicar
a
la
estructura.
(b) El miembro rígido ABC está soportado por una conexión de doble pasador de seguridad en A. Usando 3.0., determine el diámetro mínimo de pasador que se puede usar en el soporte A.
P4.10 El haz rígido ABC es compatible como se muestra en la Figura P 4.10. Las conexiones de los pines en B, C y D son cada una de las conexiones de doble cizallamiento, y la resistencia máxima a la cizalladura del material del pasador es de 620 MPa. La barra de acoplamiento (1) tiene un límite elástico de 340 MPa. Una carga uniformemente distribuida de w 15 kN / m se aplica a la viga como se muestra. Se requiere un factor de seguridad de 3.0 para todos los componentes. Suponga a = 700 mm, b = 900 mm, c = 300 mm y d = 650 mm. Determine (a) el diámetro mínimo requerido para la barra de acoplamiento (1). (b) el diámetro mínimo requerido para los pasadores de doble cizalla en B y D. (c) el diámetro mínimo requerido para el pasador de cizallamiento doble en C
P4.11 En la figura P4.11, la barra rígida ABC es soportada en A por una sola conexión de pasador de seguridad y en B por un puntal, que consiste en dos barras de acero de 2 pulgadas de ancho por 0.25 pulgadas de espesor. Los pasadores en A, B y D tienen un diámetro de 0.5 in. El límite de elasticidad de las barras de acero en el puntal (1) es de 36 ksi, y la resistencia máxima al cizallamiento de cada pasador es de 72 ksi. Determine la carga permisible P que se puede aplicar a la barra rígida en C si se requiere un factor de seguridad global de 3.0. Use 36 . Y
24 .
P4.12 En la figura P4.12, la viga rígida ABD está soportada en A por un pasador de 20 mm de diámetro en una conexión de doble cizallamiento y en B por una varilla sólida de 38 mm de diámetro. La varilla (1) está soportada en B y C por pasadores de 16 mm de diámetro en conexiones de doble cizallamiento. El límite elástico de la varilla (1) es de 340 MPa. La resistencia máxima al cizallamiento de cada pin es de 620 MPa. Suponga a = 1.8 m, b = 0.9 m, c = 1.2 m, y d = 1.4 m. Determine la carga distribuida permisible w que se puede aplicar a la viga rígida si se requiere un factor de seguridad global de 2.5.
P4.13 La viga AB es compatible como se muestra en la Figura P4.13. La varilla de unión (1) está unida en B y C con conexiones de doble pasador de seguridad, mientras que la clavija en A está unida con una única conexión de corte. Los pasadores en A, B y C tienen una resistencia a cortante máxima de 54 ksi, y el tirante (1) tiene un límite elástico de 36 ksi. Una carga concentrada de P 16 kips se aplica a la vi ga como se muestra. Se requiere un factor de seguridad de 3.0 para todos los componentes. Determine (a) el diámetro mínimo requerido para la barra de acoplamiento (1). (b) el diámetro mínimo requerido para los pasadores de doble fuerza en B y C. (c) el diámetro mínimo requerido para el pasador de cizalla simple en A.
P4.14 En la figura P4.14, el miembro rígido ABDE está soportado en A por una única conexión de pasador de seguridad y en B por un tir ante (1). La barra de acoplamiento está unida a B y C con conexiones de doble pasador de seguridad. Los pasadores en A, B y C tienen una resistencia a cortante máxima de 80 ksi, y la barra de acoplamiento (1) tiene un límite elástico de 60 ksi. Se aplica una carga concentrada de P 24 kips perpendicular a DE, como se muestra. Se requiere un factor de seguridad de 2.0 para todos los componentes. Determinar: (a) el diámetro mínimo requerido para el tirante. (b) el diámetro mínimo requerido para el pin en B. (c) el diámetro mínimo requerido para el pin en A.
P4.15 La barra rígida ABC está sujeta a una carga concentrada P, como se muestra en la figura P4.15. El miembro inclinado (1) tiene un área de sección transversal de 2.250 in.2 y está conectado en los extremos B y D por pasadores de 1.00 pulgadas de diámetro en conexiones de doble cizallamiento. La barra rígida es soportada en C por un perno de 1,00 pulgadas de diámetro en una sola conexión de corte. El límite de elasticidad del miembro inclinado (1) es de 36 ksi, y la resistencia máxima de cada pin es de 60 ksi. Para el miembro inclinado (1), el factor mínimo de seguridad con respecto al límite elástico es 1.5. Para las conexiones de pines, el factor mínimo de seguridad con respecto a la resistencia máxima es 2.0. Determine la carga máxima P que la estructura puede soportar.
P4.16 La barra rígida ABC es soportada por un miembro axial conectado por clavija (1) y por una conexión de clavija en C, como se muestra en la Figura P4.16. Se aplica una carga concentrada de 6.300 lb a la barra rígida en A. El miembro (1) es una barra rectangular de 2.75 pulgadas de ancho por 1.25 pulgadas de espesor con un límite de elasticidad de δ 36,000 psi. El pasador en C tiene una resistencia al corte máximo de τ= 60,000 . (a) Determine la fuerza axial en el miembro (1). (b) Determine el factor de seguridad en el miembro (1) con respecto a su límite de elasticidad (c) Determine la magnitud de la fuerza de reacción resultante que actúa en el pin C. (d) Si se requiere un factor mínimo de seguridad de FS = 3.0 con respecto a la resistencia al corte final, determine el diámetro mínimo que se puede usar para el pasador en C.
