• Author / Uploaded
• augusto figueroa

Citation preview

Metalurgia Mecánica Guía N°1 1. Un puntal S de acero que sirve como riostra para un malacate marino transmite una fuerza de compresión P = 12 klb a la plataforma de un muelle (ver figura). El puntal tiene una sección transversal hueca con espesor de pared t = 0.375 pulg (ver figura) y el ángulo “ɵ” 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 pulg, el espesor de las placas de unión es tG = 0.625 pulg, el espesor de la placa base es tB = 0.375 pulg y el diámetro de los pernos de anclaje es d perno = 0.50 pulg. 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. (e) el esfuerzo cortante en los pernos de anclaje. (No tenga en cuenta la fricción entre la placa base y la plataforma.)

2. Una placa de soporte del tipo empleado para sostener máquinas y trabes de puentes consiste en un material linealmente elástico cubierto con una placa de acero (ver figura). Suponga que el espesor del elastómero es h, que las dimensiones de la placa son a × b y que la placa está sometida a una fuerza cortante horizontal V. Obtenga fórmulas para el esfuerzo cortante promedio 𝜏𝑝𝑟𝑜𝑚 en el elastómero y el desplazamiento horizontal d de la placa (ver figura).

3. Un poste circular hueco ABC (ver figura) soporta una carga P1 = 1700 lb que actúa en su parte superior. Una segunda carga P2 está distribuida uniformemente alrededor de la placa de cubierta del poste en B. El diámetro y el espesor de las partes superior e inferior del poste son dAB = 1,25 in, tAB = 0,5 in, dBC = 2,25 in y tBC = 0,375 in, respectivamente. (a) Calcule el esfuerzo normal 𝜎𝐴𝐵 en la parte superior del poste. (b) Si se desea que la parte inferior del poste tenga el mismo esfuerzo de compresión que la parte superior, ¿cuál será la magnitud de la carga P2?

4. Un tubo circular de aluminio con longitud L = 400 mm está cargado en compresión por fuerzas P (ver figura). Los diámetros interior y exterior son 60 mm y 50 mm, respectivamente. Se coloca un deformímetro en el exterior de la barra para medir las deformaciones unitarias normales en la dirección longitudinal. (a) Si la deformación unitaria es 𝜖 = 550 × 10 –6, ¿cuál es el acortamiento δ de la barra? (b) Si el esfuerzo de compresión en la barra se propone sea de 40 MPa, ¿cuál debe ser la carga P?

5. Se prueban tres materiales diferentes, designados A, B y C, se ensayan en tensión empleando muestras de ensayo que tienen diámetros de 0,505 in y longitudes calibradas de 2,0 in (ver figura). En la falla, se ve que las distancias entre las marcas de calibración son 2,13; 2,48 y 2,78 in, respectivamente. También, se observa que en la falla las secciones transversales de los diámetros tienen 0,484; 0,398 y 0,253 in; respectivamente. Determine la elongación porcentual y el porcentaje de reducción en el área de cada muestra y luego, utilice su propio juicio e indique si cada material es frágil o dúctil.

6. Una columna de acero de sección circular hueca se soporta sobre una placa de base circular y un pedestal de concreto (ver figura). La columna tiene un diámetro exterior d = 250 mm y soporta una carga P = 750 kN. (a) Si el esfuerzo permisible en la columna es 55 MPa, ¿cuál es el espesor mínimo necesario t? Con base en su resultado, seleccione un espesor para la columna. (Elija un espesor que sea un entero par, tal como 10, 12, 14,..., en unidades de milímetros). (b) Si el esfuerzo de soporte permisible sobre el pedestal de concreto es 11.5 MPa, ¿cuál es el diámetro mínimo necesario D de la placa de base si se diseña para la carga permisible Pperm que la columna con el espesor seleccionado puede soportar?

7. La berlinga de un barco está conectada a la base de un mástil mediante una conexión con pasador (consulte la fi gura). La berlinga es un tubo de acero con un diámetro exterior d2 = 3.5 pulg y un diámetro interior d1 = 2.8 pulg. El pasador de acero tiene un diámetro d = 1 pulg y las dos placas que conectan a la berlinga al pasador tienen un espesor t = 0.5 pulg. Los esfuerzos permisibles son los siguientes: esfuerzo de compresión en la berlinga, 10 ksi; esfuerzo cortante en el pasador, 6.5 ksi y esfuerzo de soporte entre el pasador y las placas de conexión, 16 ksi. Determine la fuerza de compresión permisible Pperm en la berlinga.

8. Una plataforma de acero que soporta maquinaria pesada se apoya sobre cuatro tubos cortos, huecos, de fundición gris (consulte la fi gura). La resistencia última del hierro colado en compresión es 50 ksi. El diámetro exterior de los tubos es d = 4.5 in y su espesor de pared es t = 0.40 in. Utilice un factor de seguridad de 3.5 con respecto a la resistencia última, para determinar la carga total P que puede soportar la plataforma.

9. La plataforma superior de un estadio de futbol esta soportada por puntales que transfieren cada uno una carga P = 160 kips a la base de una columna [consulte la parte (a) de la figura]. Una placa de soporte en la parte inferior del puntal distribuye la carga P a cuatro planchas de ala (tf = 1 pulg) mediante un perno (dp = 2 pulg) a dos placas de unión (tg = 1.5 pulg) [consulte las partes (b) y (c) de la figura]. Determine las cantidades siguientes: (a) El esfuerzo cortante promedio tprom en el pasador (b) El esfuerzo de soporte promedio entre las planchas de ala y el pasador (bf) y entre las placas de unión y el pasador (bg). Nota: (No tome en cuenta la fricción entre las placas.); pulg = in.