CAP-1-08

MEC 2240 Diseo Mecnico

Docente: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana 1

DISEO MECANICO

MEC 2240

1.- IDENTIFICACION

CARRERA : INGENIERIA DE PROCESOS QUMICOS (MATERIA DE SERVICIO QUE BRINDA LA CARRERA DE INGENIERIA MECANICA)

ASIGNATURA : DISEO MECANICO SIGLA : MEC 2240 DURACION : UN SEMESTRE HORAS POR SEMANA: 6 HORAS

2.- OBJETIVOS: Al finalizar el semestre, el alumno tendr una visin general de todos los tipos de

elementos de mquinas y ser capaz de disear elementos de mquinas sencillos y

sistemas mecnicos, haciendo uso de los principios de la mecnica de materiales, el

conocimiento de materiales y las normas vigentes para el Diseo Mecnico.

3.- CONTENIDO MINIMO

1. Resistencia de materiales

2. Estados tensinales e hiptesis de resistencia

3. Diseo trmico

4. Diseo mecnico de equipos trmicos

5. Normalizacin

6. Flexin en vigas

7. Torsin en elementos mecnicos

8. Recipientes de paredes delgadas Normalizacin

9. Proyecto de curso



4.-BIBLIOGRAFA

- FAIRES, V. 1995. Diseo de Elementos de Mquinas. Lima. Ed. Limusa.

- BEER, F. y JONSON, R.1993. Mecnica de Materiales. Colombia. McGraw Hill.

- SHIGLEY, R. 2006. Diseo de Ingeniera Mecnica. Mxico. McGraw Hill

- HIBBELER, R. 1998. Mecnica de Materiales. Mxico. Prentice Hall.

- RILEY, W. y MORRIS, D. 2002. Mecnica de Materiales. Mxico. Limusa.

- GERE, J. 2006. Mecnica de Materiales. Mexico. Ed. Thomson

- MOTT, R. 1996. Resistencia de Materiales Aplicada. Mxico. Prentice Hall.



CONTENIDO ANALTICO MEC 2240

CAP. 1 INTRODUCCIN A LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES

OBJETIVOS:

- Establecer los principios y definiciones bsicas de la Resistencia

de Materiales

- Establecer las propiedades geomtricas de las secciones TEMAS:

1.1. Definicin de tensin o esfuerzo

1.2. Clases de tensiones simples

1.3. Deformacin unitaria

1.4. Curva Tensin-Deformacin

1.5. Ley de Hooke

1.6. Modulo de elasticidad

1.7. Resistencia de materiales

1.8. Factor de seguridad

1.9. Tensiones admisibles

1.10. Perfiles estructurales

1.11. Propiedades de las secciones

1.12. Peso de los perfiles

CAP. 2 : DISEO DE MIEMBROS EN TRACCIN Y

COMPRESIN SIMPLES

OBJETIVOS: - Iniciar al estudiante en el diseo de elementos simples que

soporten esfuerzos sencillos de traccin o compresin.

TEMAS: 2.1. Traccin simple

2.2. Compresin simple

2.3. Tensin admisible

2.4. Diseo en traccin o compresin

2.5. Diseo basado en la deformacin

2.6. Tensiones debidas a temperatura uniforme



CAP. 3 DISEO DE MIEMBROS EN CORTADURA PURA OBJETIVOS:

- Establecer el diseo de los elementos sometido a tensin de

cortadura pura

TEMAS: 3.1. Generalidades

3.2. Hiptesis

3.3. Tensin de cizalladura

3.4. Diseo a la cizalladura

3.5. Relacin entre el mdulo de elasticidad, el mdulo de

elasticidad al cortante y el coeficiente de Poisson

CAP. 4 DISEO DE MIEMBROS EN FLEXIN

OBJETIVOS:

- Introducir al estudiante en el diseo de elementos sometidos a

tensiones de flexin.

TEMAS: 4.1. Definicin de viga

4.2. Cortadura

4.3. Convencin de signos para la cortadura

4.4. Diagrama de cortantes

4.5. Momento flector

4.6. Convencin de signos para los momentos flectores

4.7. Diagrama de momentos flectores

4.8. Punto de contra flexin

4.9. Relacin entre fuerza cortante, momento flector y carga

distribuida

4.10. Teora de la flexin simple

4.11. Mdulo de seccin

4.12. Deflexin en vigas

4.13. Tensin de cortadura en vigas

4.14. Tensiones admisibles en vigas

4.15. Deformaciones admisibles en vigas

4.16. Diseo de vigas



CAP. 5 DISEO DE MIEMBROS EN TORSIN

OBJETIVOS: - Demostrar la ecuacin de la tensin de torsin, su aplicacin y

diseo de miembros sometidos a tensiones de torsin

TEMAS: 5.1. Teora de torsin simple

5.2. Deformacin angular

5.3. Tensin de torsin

5.4. Mdulo de rigidez

5.5. Tensin de torsin admisible

5.6. Mdulo de seccin polar

5.7. Deformacin angular admisible

5.8. Potencia transmitida por los ejes

5.9. Diseo de miembros en torsin

CAP. 6 DISEO DE COLUMNAS HORAS OBJETIVOS:

- Establecer las tensiones presentes en miembros esbeltos,

producidos por cargas de compresin y que originas tensiones de

pandeo - Disear columnas

TEMAS: 6.1. Introduccin

6.2. Teora de Euler - Pandeo elstico

6.3. Columnas con extremos articulados

6.4. Columnas con un extremos fijo y otro libre

6.5. Columnas con extremos fijos

6.6. Columnas con un extremo fijo y el otro guiado

6.7. Longitud de pandeo equivalente

6.8. Lmite de validez de la frmula de Euler

6.9. Columnas cortas

6.10. Diseo de columnas



CAP. 7 TENSIONES COMPLEJAS HORAS OBJETIVOS:

- Introducir al estudiante en el diseo de elementos de mquinas

sometidos a estados tensionales complejos

TEMAS:

7.1. Tensin sobre un plano oblicuo

7.2. Material sujeto a cortadura pura

7.3. Material sujeto a dos tensiones directas mutuamente

perpendiculares

7.4. Material sujeto a tensiones directa y de cortadura combinados

7.5. Circulo de Mohr - solucin grfica

CAP. 8 RECIPIENTES DE PARED DELGADA HORAS OBJETIVOS:

- Establecer las tensiones presentes en recipientes de pared

delgada.

- Disear los recipientes de pared delgada

TEMAS:

8.1. Cilindros de pared delgada bajo presin interna

8.2. Tensin circunferencial o tangencial

8.3. Tensin longitudinal

8.4. Esfera de pared delgada, sometida a presin interna

CAP. 9 METODOLOGIAS DE DISEO INDUSTRIAL HORAS

OBJETIVOS:

- Establecer las principales metodologas de diseo industrial.

- Ejercitar la estructuracin de proyectos de diseo industrial.

TEMAS:

9.1 Metodologas de diseo industrial.

9.2 Trabajos de Aplicacin.



CAP. 10 PRINCIPIOS DE SOLDADURA HORAS OBJETIVOS:

- Dar las bases de clculo y consideraciones para soldadura.

TEMAS:

9.3 Tipos de Soldadura.

9.4 Clculo de Soldadura.



CAPITULO 1

INTRODUCCIN A LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES

Las deformaciones de los cuerpos, debida a la accin de cargas, son pequeas y en

general pueden ser detectadas solamente con instrumentos especiales. Las

deformaciones pequeas no influyen sensiblemente sobre las leyes del equilibrio y del

movimiento del slido. Sin embargo, sin el estudio de estas deformaciones sera

imposible resolver un problema de gran importancia practica como es el de determinar

las condiciones para las cuales puede tener lugar la falla de una pieza.

La Resistencia de Materiales es la disciplina que estudia las solicitaciones internas y

las deformaciones que se producen en el cuerpo sometido a cargas exteriores.

La Resistencia de Materiales tiene como finalidad elaborar mtodos simples de

clculo, aceptables desde el punto de vista prctico, de los elementos tpicos ms

frecuentes de las estructuras, empleando para ello diversos procedimientos

aproximados.

La necesidad de obtener resultados concretos al resolver los problemas prcticos nos

obliga a recurrir a hiptesis simplificativas, que pueden ser justificadas comparando los

resultados de clculo con los ensayos, o los obtenidos aplicando teoras ms exactas,

las cuales son ms complicadas y por ende usualmente poco expeditivas.

A nivel de investigacin y de diseo detallado, en la actualidad se utiliza el mtodo de

elementos finitos para la obtencin de resultados ms exactos; sin embargo el empleo

de estos mtodos extiende el tiempo de clculo de elementos que no precisan mucha

exactitud, por lo que con clculos simplificados cubrimos la necesidad.

Los problemas a resolver haciendo uso de la resistencia de materiales son de dos

tipos:

a) Dimensionamiento b) Verificacin

En el primer caso se trata de encontrar el material, las formas y dimensiones ms

adecuadas de una pieza, de manera tal que sta pueda cumplir su cometido:

Con seguridad En perfecto estado Con gastos adecuados



El segundo caso se presenta cuando las dimensiones ya han sido prefijadas y es

necesario conocer si son las adecuadas para resistir el estado de solicitaciones

actuantes.

Observemos la tolva, que grosor de plancha debe usar y de que tamao deben ser las

vigas que lo sostiene?. Aguantar igual si estaba diseada para almacenar fideos y

luego se lo utiliza para almacenar harina?

1. DEFINICIN DE TENSIN O ESFUERZO

Que pasa cuando una persona jala de un cable?. Seguramente esta persona est

ejerciendo una fuerza externa sobre ese cable. Esta fuerza externa aplicada a la

seccin transversal (interna) del cable producir un esfuerzo o tensin interna.

Ahora bien, puede que si esa persona jala con mucha fuerza por ejemplo 50 kgf, el

cable se rompa, pero si coloco dos o tres o mas cables y jalo con la misma fuerza

puede que estos nos se rompan, entonces que ha pasado? Ha tenido que

aumentar la seccin del cable para que soporte la fuerza; es as como se define

la resistencia de un material, haciendo una relacin entre la fuerza y la seccin,

definida esta propiedad como tensin.

= F / A



La tensin es una magnitud vectorial, por lo tanto queda definida mediante tres

parmetros: intensidad, direccin y sentido. Por otro lado, la dimensin que tiene

es la de una fuerza por unidad de rea, y puede medrsela, por ejemplo, en Kg/cm2

(KN/cm2)

2. CLASES DE TENSIONES SIMPLES

Existen bsicamente dos tipos de tensiones en los elementos:

Tensin axial o Traccin y Compresin o Flexin o Esfuerzo de aplastamiento

Tensin de corte o Esfuerzo cortante o Esfuerzo por torsin



Diagrama Resumen de la descripcin de los tipos bsicos de esfuerzos.

2.1 Esfuerzo Normal

Cuando las fuerzas estn dirigidas a lo largo de la barra del eje, decimos

que la barra est sometida a una carga axial, por tanto el esfuerzo

correspondiente es un esfuerzo normal al plano o seccin transversal a lo

largo de toda la barra.

F

Seccin tranversal

Por tanto la ecuacin para el esfuerzo de la misma ser:

AF=

donde:

F: Fuerza solicitante

A: rea transversal de la barra

TIPOS DE

ESFUERZO

ESFUERZO

AXIAL

ESFUERZO

CORTANTE

TRACCION Y

COMPRESION

FLEXION CIZALLADURA TORSION APLASTAMIENTO



Ejercicio 1

100 kgf1000 kgf

A=0.1cm2

A=10cm2

Por ejemplo en el ejercicio anterior, la columna de la izquierda tiene una carga de

100kgf y una seccin de 0.1 cm2, y la columna de la derecha tiene una carga de

1000 kgf con una seccin de 10 cm2, las tensiones de ambos sern

respectivamente:

Con lo que se comprueba que no es la carga la que define la tensin de un

elemento, sino la relacin entre la tensin y la seccin de rea del mismo.

1100kgf

0.1cm2:= 1 1000

kgf

cm2=

21000kgf

10cm2:= 2 100

kgf

cm2=



Ejercicio 2.- Dimensionar la cadena de una bicicleta con un coeficiente de seguridad s y

suponiendo todo el peso del ciclista sobre uno de los pedales.

AREA CRITICA

FUERZAS DE TRACCION



RESOLUCION

Para dimensionar la cadena pedida, primero podemos examinar el eslabn, en la cual se ubica el rea crtica (la parte central), y reconociendo el esfuerzo al cual es sometido (traccin) se realiza el anlisis siguiente.

FArea

de donde se tiene el esfuerzo admisible adm 360MPa=

de la figura de a lado, se obtiene por medio de una sumatoria de momentos en el centro la fuerza de traccin en la cadena, as:

0

M 0

P R F D2

0

P 800N= R 200mm= D 200mm= de donde:

F2 P RD

=

F 1600N= El rea del eslabn presenta dos incgnitas, por diseo podemos asumir una relacin, por ejemplo, que la altura sea 5 veces el espesor, entonces:

h 5 esp Area h esp adm

Fh esp

esp buscar esp( )= esp 0.89mm= por cuanto se asume: esp 1mm= h 5 esp 5mm== Clculo del dimetro del pasador El dimetro del pasador estar sometido a esfuerzo cortante, entonces:

VV

F/2F/2

FH 0

F2

F2

+ 2 V 0

VF2

800N==



2.2 Esfuerzo Cortante

Cuando se aplica fuerzas transversales a una barra o pieza, esta

experimenta fuerzas internas en el plano de la seccin cuya

resultante es P. Estas fuerzas internas son llamadas fuerzas

cortantes. Dividiendo esta fuerza por el rea de la seccin afectada

se obtiene el esfuerzo cortante.

F

P

Fuerza cortante "P"

La ecuacin que define este esfuerzo se puede escribir de la

siguiente manera:

El rea del pasador

Ap dp24

El esfuerzo cortante admisible siempre: adm 0.57 adm Para el pasador nos da un: adm 260MPa= adm 0.57 adm 148.2MPa== entonces se escribe:

admV

dp24

dp buscar dp( )= dp 2.62 mm= Normalizando dp 3mm=



AP=

donde:

P: Fuerza cortante

A: rea transversal

Existe una circunstancia comn en los esfuerzos cortantes, y es

cuando existen varios puntos de corte, por ejemplo la sujecin

siguiente habitual en empalmes de estructuras.

En este caso por ejemplo se tendr:

AP*2

= Por que se tiene doble seccin de contacto.

P

F

F



Ejercicio 1: El grillete de anclaje soporta la fuerza de 600 lbf. Si el pasador tiene un dimetro de pulg. Determinar el esfuerzo cortante promedio.

Ejercicio 2: La rueda soporte se mantiene en su lugar bajo la pata de un andamio por medio de un pasador de 4 mm de dimetro. Si la rueda esta sometida a una fuerza de

3 kN. Determinar el esfuerzo

cortante promedio.

Ejercicio Propuesto

Datos

Fc 600lbf:= dp14in:=

Sumatoria de fuerzas: Fc 2 V 0 de donde;

VFc2

:=

V 1334.47N= El esfuerzo cortante:

V

dp2

4

:=

42.14MPa=



Ejercicio 3: Suponga que para generar un agujero en la placa de 8 mm se usa un punzn de d=20mm tal como se muestra en la figura. Si se requiere una fuerza de 110

kN para realizar el agujero. Cual es el esfuerzo cortante promedio en la placa y el

esfuerzo de compresin en el punzn?

DATOS

es 8mm:= Para el esfuerzo de la placa debemos dividir la fuerza solicitante y el rea en la cual la

placa es solicitada, as: rea solicitada:

Para el esfuerzo de compresin, el elemento que se comprimir ser el propio punzn,

por tanto:

dp 20mm:=Pp 110kN:=

As dp es:= As 502.65mm2=

Esfuerzo de corte: PpAs

:= 218.84MPa=

rea a compresin: Ac

dp2

4:= Ac 314.16mm2=

cPpAc

:= Esfuerzo de compresin: c 350.14MPa=



2.3 Esfuerzo de aplastamiento Los elementos que sirven para las uniones como el caso de los pernos,

pasadores u otros, crean esfuerzos en la superficie de aplastamiento.

La superficie de aplastamiento se la define como aquella rea resultante

de la proyeccin del pasador en la superficie de contacto.

Por consiguiente el esfuerzo de aplastamiento viene dado al dividir la

fuerza sobre el rea proyectada.

El esfuerzo de aplastamiento tiene vital importancia al establecer la

distancia mnima entre los elementos de sujecin y los bordes de

planchas.

deP

b *=

donde:

P: Fuerza cortante

e: espesor de la plancha

d: dimetro del perno

El esfuerzo de compresin desarrollado entre dos cuerpos en su superficie de contacto se llama esfuerzo de aplastamiento.



Como se ve en la figura, al estar traccionadas las placas con la fuerza P, el perno al

apoyarse en ellas las aplasta con un rea de contacto igual a su dimetro por el

espesor de la placa.

Ejercicio 1: Un perno de se usa para unir dos placas de 3/8 de espesor, como

se observa en la figura. Determinar el

esfuerzo de aplastamiento entre el perno

y la placa.

Ejercicio 2: Dos pernos de se usan para unir tres placas, determinar el esfuerzo de aplastamiento entre las placas, adems del esfuerzo cortante en los pernos.

Ejercicio propuesto.

PA

4000lbf34in38in

:= 14222.22lbfin2

=



Ejercicio 3 La figura muestra un guinche para levantar una bomba de 500 kg de peso, calcular:

a) El dimetro del pasador de las ruedas

b) El espesor de la plancha que sostiene el pasador de las ruedas

c) El dimetro del gancho inferior

Se considera la resistencia del material de 940 kgf/cm^2.



Ejercicio 4

Del ejercicio de la figura es el esquema de un columpio al cual se ha subido una

joven que pesa 40 kg. Cuando el columpio llega a la posicin vertical este alcanza

su mxima velocidad horizontal que es de 1m/s. el material de las cuerdas es pita

plstica y el material de los soportes triangulares es acero ANSI 1020. Calcular:

a) El dimetro de la pita (a corte)

b) La tensin interna de la Pita en su seccin central si esta mide 2 m.

c) El dimetro de las varillas metlicas.



1.3 Deformacin Unitaria

Cuando se tiene un alargamiento o acortamiento de un segmento de un cuerpo

sometido a una fuerza, y lo relacionamos esa deformacin por unidad de longitud,

encontramos su deformacin unitaria.

L =

donde:

cuerpodelLongitudL

ndeformaciunitariandeformaci

===

Desde otro punto de vista, como el esfuerzo F es constante en toda la barra, todas las

fibras longitudinales estn estiradas uniformemente. Podemos entonces establecer el

cociente entre el desplazamiento y la longitud L de la barra cuando est descargada,

a este cociente se define como deformacin unitaria o especifica.

Cuando se aplica una fuerza a un cuerpo, este tiende a cambiar la forma y el

tamao del cuerpo; a esos cambios se les denomina deformacin.Hibbeler.



Revisemos algunos conceptos respondindonos estas preguntas:

La deformacin de una barra de longitud L es x, cuanto se deformar una barra de longitud 2L?

Influye el grosor (rea transversal) de la barra su deformacin? Por qu?

1.4 Diagrama Esfuerzo deformacin Este viene como resultados de las pruebas de traccin a las que se somete los

distintos materiales para obtener sus propiedades mecnicas bsicas.

1.4.1 Ensayo de Traccin. Consiste en someter una probeta con una seccin F0 y con una longitud inicial

L0; L0=5,65*(Fo)^1/2 ; a un esfuerzo axial de traccin, creciente generalmente

hasta la rotura y con una longitud final Lu.

Fig. 1.4.1. Probeta tipo

1.4.2 Diagrama Esfuerzo Deformacin A partir de los ensayos de traccin es posible calcular varios valores del

esfuerzo empleado en la probeta, y a la vez registrar las deformaciones para

cada esfuerzo. Graficando estos datos se obtiene un diagrama, el de esfuerzo

deformacin.



Por ejemplo en la figura se observa el diagrama esfuerzo deformacin para el

acero ST- 42 (es decir de 42 kgf/cm^2 de tensin admisible).

1.5 LA LEY DE HOOK 1.5.1 DEFORMACION AXIAL

Se la enuncia a partir del diagrama tensin deformacin. La pendiente antes

de llegar al punto de proporcionalidad expresa una relacin entre la tensin y la

deformacin, esta relacin se llama modulo de elasticidad E, as:

De donde se deduce:

= E que es la ecuacin conocida como la ley de Hook.

De las relaciones obtenidas anteriormente se puede expresar lo siguiente:

LE

AF ==

Ordenando los trminos se obtendr:

EL

EALF ==

La cual relaciona la deformacin con la fuerza aplicada, la longitud y rea de la

barra, y el mdulo de elasticidad. Sin embargo se recuerda que la expresin

anterior tiene validez bajo las siguientes hiptesis:

La carga ha de ser axial. La barra debe ser homognea y de seccin constante. La tensin no debe pasar el lmite de proporcionalidad.

E== tan



Para el caso del acero, volviendo a la grfica se tendr:

a) Perodo elstico

Este perodo queda delimitado por la tensin e (lmite de elasticidad). El lmite

de elasticidad se caracteriza porque, hasta llegar al mismo, el material se

comporta elsticamente, es decir que producida la descarga, la probeta

recupera su longitud inicial. En la prctica, este lmite se considera como tal

cuando en la descarga queda una deformacin especifica remanente igual al

0.001 %.

Este perodo comprende dos zonas: la primera, hasta el p (lmite de

proporcionalidad), dnde el material verifica la ley de Hooke. La segunda entre

p y e, si bien es elstica, no manifiesta proporcionalidad entre tensiones y

deformaciones.

b) Perodo elasto-plstico

Para valores de tensin superiores al lmite elstico, la pieza si fuera

descargada no recobrara su dimensin original, aprecindose una deformacin

remanente acorde con la carga aplicada. A medida que aumenta la solicitacin,

la grfica representativa es la de una funcin para la cual disminuye el valor de

su Tangente, tendiendo a anularse en el tramo final del perodo, al cual se llega

con un valor de tensin que se indica como f (tensin de fluencia).

c) Perodo plstico (fluencia)

Una vez arribado al valor de tensin f (lmite de fluencia), el material fluye, es

decir, aumentan las deformaciones sin que existe aumento de tensin. En

realidad este fenmeno no es tan simple, ya que puede verse que la tensin

oscila entre dos valores lmites y cercanos entre s, denominados lmites de

fluencia superior e inferior, respectivamente.

La tensin de proporcionalidad resulta ser aproximadamente el 80% de la

tensin de fluencia.

Las investigaciones demuestran que durante la fluencia se producen

importantes deslizamientos relativos entre los cristales. Como consecuencia de

estos deslizamientos, en la superficie de la probeta aparecen las llamadas

lneas de Chernov - Lders, que forman con el eje de la misma un ngulo de

45.

El Mdulo de Elasticidad E, tambin se conoce con el nombre de Mdulo de

Young, en honor al cientifico que formulo el mismo Thomas Young. Las

dimensiones del mdulo de elasticidad estn expresadas en unidades de esfuerzo



d) Perodo de endurecimiento y de estriccin

Como consecuencia de un reacomodamiento cristalogrfico, luego de la

fluencia el material sufre un re-endurecimiento, que le confiere la capacidad de

incrementar la resistencia, es decir, puede admitir un incremento de carga. Sin

embargo en este perodo las deformaciones son muy pronunciadas.

La tensin aumenta hasta alcanzar un valor mximo R, denominado tensin

de rotura, a partir del cual la tensin disminuye hasta que alcanza una

determinada deformacin de rotura, producindose la rotura fsica.

La tensin R no es en realidad la mxima tensin que se origina en la probeta

sometida a carga. En efecto, alcanzado el valor de la deformacin especifica

correspondiente a R, comienza a manifestarse en la probeta un fenmeno

denominado estriccin.

Este consiste en la reduccin de una seccin central de la pieza. Esta

reduccin, progresiva con el aumento de la carga, hace que las tensiones

aumenten y que, en realidad, el diagrama efectivo en lugar de presentar su

concavidad hacia abajo muestra un punto de inflexin en las vecindades de R

y cambia su curvatura presentando una rama creciente hasta alcanzar la

deformacin de rotura R.

Debido a lo que hemos mencionado recientemente el diagrama que acabamos

de ver suele denominarse diagrama convencional - , ya que los clculos de

las tensiones se realizan siempre sobre la base de suponer la seccin

transversal constante, con rea igual a la inicial.

Ejercicio 5 Determinar las deformaciones totales de la probeta de la figura.

Si se quiere reducir la deformacin a un tercio con la el doble de fuerza,

Cunto sera la seccin?

Ejercicios 6,7 y 8 F=80 kip

Seccin tranversal

1,5

m d=25 mm



1.6 Tensiones Admisibles y ltimas

Si se vuelve ha analizar el diagrama de tensin deformacin, se puede

reconocer una diferencia considerable entre el lmite de fluencia o tensin de

fluencia f y el limite de resistencia ltima del material u antes de que este se ropa. Muchas veces y sobre todo cuando se trata de diseos estticos, se

puede tomar como la tensin de diseo a la tensin de fluencia, entendiendo a

esta como la tensin admisible para el diseo, admitiendo adems que se da la

diferencia u / f como un factor de seguridad. 1.7 Factor de Diseo

El factor de diseo es una medida de seguridad relativa de un componente que

soporta una carga. Este se denotar con Ns. La utilizacin de un factor de

diseo viene dado por varias razones, entre las ms importantes:

a) Las variaciones en las propiedades del material.

b) Tipos de carga al que esta sometido el componente.

c) Cargas inesperadas a futuro.

d) Fallas imprevistas debido a la naturaleza del material.

e) Incertidumbre debido a los mtodos de anlisis.

f) Condiciones de trabajo del equipo.

Los factores de diseo toman distintos valores, de acuerdo a las condiciones

que se presenten, por ejemplo:

Para el caso de estructuras metlicas estticas, Ns=2 Cuando las estructuras son de material quebradizo, Ns=3

u



Para elementos de mquinas con condiciones de cargo y/o material no definido, Ns=3

Elementos de mquinas con material quebradizo, Ns=4 Cuando los elementos de mquinas deben asegurar las vidas humanas,

Ns=5

El ingeniero a cargo del diseo debe seleccionar el factor de diseo de acuerdo

a las circunstancias que se encuentren.

1.8 Tensin de Diseo La tensin de diseo ser aquella con la que se comparar las tensiones

solicitantes o de la cual se apoyara el ingeniero en los clculos para obtener las

secciones requeridas.

La tensin de diseo en su forma ms general se define as:

s

ud N

=

Ejercicio 9 La viga rigida BCD est unida por pernos a una barra de control en B, a un cilindro

hidrulico en C y a un soporte fijo en D. los dimetros de los pernos db=dd=3/8, y dc=

. Cada una trabaja con una doble cortante y tiene unos esfuerzos de u=60 ksi y s=40 ksi. La barra AB tiene un dimetro de 7/16. Si las condiciones de carga no se conocen muy bien, halle la mxima fuerza hacia arriba que se puede aplicar al cilindro

en C.

CAP-1-08

Documents

Transcript of CAP-1-08