03 Práctica - Esfuerzo Normal Y Cortante.docx

Material de trabajo: Mecánica de Materiales I

Hoja de Práctica TEMA N° 1: Esfuerzo Normal y Cortante Propósito: Calcula los esfuerzos en una estructura bajo carga axial. Determina los esfuerzos en las conexiones estructurales. I. Actividad o tareas a desarrollar: 1. Calcule, para la armadura mostrada, el esfuerzo normal promedio producidos en los elementos DF, CE y DE. El área transversal de cada elemento es 1200 mm2. Indique la tensión (T) o bien la compresión (C).

2. Determine, para la armadura mostrada, las áreas transversales de las barras BE, BF y CF, de modo que los esfuerzos no excedan de 100 MN/m2 en tensión ni de 80 MN/m2 en compresión. Para evitar el peligro de un pandeo, se especifica una tensión reducida en la compresión.

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3. Sabiendo que el esfuerzo normal actuante en el tramo AB (cuya sección es de 40x40cm) es de 48 KPa calcular el esfuerzo correspondiente en el tramo BC (cuya sección es de 30x30cm)

4. Se tiene la siguiente estructura, cuyo cimiento y sobrecimiento está construido con concreto ciclópeo, el muro de albañilería con ladrillo sólido macizo y la viga de concreto armado. Sabiendo que el peso de la estructura es de 9142kgf, determinar el radio “r” del agujero circular y la capacidad portante del terreno.

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5. Determinar el máximo valor del radio “r” de la columna, tal que la estructura mostrada no se hunda, si el terreno tiene una capacidad portante de 2,5 kgf/cm2. Considerar que la zapata y la columna son de concreto armado, cuyo peso específico es 2400 kgf/m3 y que sobre la columna actúa una carga de 33112 kgf

6. Dos varillas cilíndricas sólidas AB y BC están soldadas en B y cargadas como se muestra. Determine la magnitud de la fuerza P para la cual el esfuerzo de tensión en la varilla AB tiene el doble de magnitud del esfuerzo de compresión en la varilla BC.

7. Si se sabe que el eslabón DE tiene 0.5 in. de grosor y 1 in. de ancho, determine el esfuerzo normal en la porción central de dicho eslabón cuando a) θ = 0, b) θ = 90°.

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8. Determinar el máximo peso W que pueden soportar los cables mostrados en la figura. Los esfuerzos en los cables AB y AC no deben exceder 100 MPa, y 50 MPa, respectivamente. Las áreas transversales de ambos son: 400 mm2 para el cable AB y 200 mm2 para el cable AC.

9. Un tubo de acero se encuentra rígidamente sujeto por un perno de aluminio y por otro de bronce, tal como se muestra en la figura. Las cargas axiales se aplican en los puntos indicados. Calcule el máximo valor de P que no exceda un esfuerzo de 80 MPa en el aluminio; de 150 MPa en el acero; o de 100 MPa en el bronce.

10.Se tiene un muro sometido a una carga de 13000 Kg por metro de longitud y soportado por una cimentación de concreto la cual a la vez se apoya sobre el suelo. Calcular los esfuerzos actuantes en el muro, la cimentación y el suelo y compararlos con los esfuerzos admisibles de los tres elementos que son los siguientes:

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11.Calcular el valor de la fuerza admisible que puede aplicarse a la estructura sabiendo que los esfuerzos admisibles del material son los siguientes: admisibleTENSION = 1400 kg/cm2 admisibleCOMPRESION = 800 kg/cm2 Las secciones transversales es de 5x2 cm

12.Calcular los esfuerzos normales en el cable AB y en los 2 tramos de la barra CBD de la figura: El cable tiene un diámetro de 1.5 cm y la barra tiene una sección de 2 x 5 cm

13.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.

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14.La columna de un edificio aporticado de concreto armado recibe la carga axial de 25T. Determinar las dimensiones de la columna y zapata, sabiendo que ha sido diseñado con una capacidad portante de 1,51kg/cm2 e indicar el tipo de suelo según la Norma de Diseño Sismorresistente E030

15.Determine, para la armadura de la figura, los diámetros críticos de las barras, de modo que los esfuerzos no excedan de 100 MPa en tensión ni de 80 MPa en compresión. (La carga L = 80 kN)

16.Una losa de concreto reforzado de 8 pies por lado y 9 pulg de espesor es levantada por cuatro cables unidos a sus esquinas como se muestra en la figura. Los cables están unidos a un gancho situado a 5 pies sobre la losa. Los cables tienen un área transversal efectiva A = 0,12 in2. Determine el esfuerzo de tensión en los cables. La losa de concreto tiene un peso específico de 150 lb/pie3.

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17.Una barra cuadrada soporta una serie de cargas como se muestra en la figura. Calcule el esfuerzo en cada segmento de la barra. Todas las cargas actúan a lo largo del eje central de la barra.

18.Se tiene un muro sometido a una carga de 13000 Kg por metro de longitud y soportado por una cimentación de concreto la cual a la vez se apoya sobre el suelo. Calcular los esfuerzos actuantes en el muro, la cimentación y el suelo y compararlos con los esfuerzos admisibles de los tres elementos que son los siguientes:

 admMURO  3,92MPa  admCIMENTACION CONCRETO  4,83MPa  admSUELO  0,83MPa Para simplificar el problema no consideremos los pesos propios del muro y del concreto. Para el análisis consideremos un tramo de muro de un metro de longitud.

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19.Hasta que altura una pared de concreto puede ser construida, si se especifica que el esfuerzo de ruptura del material es de 280 kg/cm2. Con un factor de seguridad de 2,5 y con un peso específico del concreto de 2400 kg/m3.

20.Dimensionar la barra BC sabiendo que σu = 4200kg/cm2 con un factor de seguridad de 2, además tomar en cuenta que es de acero y de sección circular.

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21.Para troquelar un agujero en una placa de acero de espesor e = 8 mm se utiliza un punzón de diámetro d = 5 cm. Conociendo la tensión de rotura a cortadura del material de la chapa R= 300 MPa, se pide: a) Calcular la fuerza F que tiene que aplicarse al punzón para realizar el corte de la placa b) Determinar la tensión de comprensión admisible mínima que debe tener el material del punzón utilizado.

22.Las figuras muestran una junta a tope remachada con cubreplacas que conectan dos placas de acero. Calcule el esfuerzo cortante en los remaches producidos por una fuerza de 10,2 kN aplicada a las placas. a)

b)

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23.Un pasador de 6 mm de diámetro se utiliza en la conexión C del pedal que se muestra en la figura. Si se sabe que P = 500 N, determine a) el esfuerzo cortante promedio en el pasador, b) el esfuerzo de apoyo nominal en el pedal en C, c) el esfuerzo de apoyo nominal en cada ménsula de apoyo en C.

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Referencias bibliográficas consultadas y/o enlaces recomendados

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BEER Ferdinand, Mecánica de Materiales, 6ª Ed. Edit. McGraw Hill, México D.F. 2013. Biblioteca UC. Código. 620.1123/B35. GERE, James M Mecánica de Materiales, 7ª Ed. Edit Cengage Learning Editores, México D.F. 2009. Biblioteca UC. Código. 620. 1123/G37. HIBBELER, Russell C. Mecánica de Materiales, 8ª Ed. Edit. Pearson Educacion, México D.F. 2011. Biblioteca UC. Código. 620.1123/H51. MOTT, Robert L. Resistencia de Materiales, 5a. ed. Edit. Pearson Educacion, México D.F. 2009. Biblioteca UC. Código. 620.112 / M88. POPOV, E. P., Mechanics of Materials 2a. ed. Edit. Prentice Hal, 1976. EE.UU. Biblioteca UC. Código. 620.112/P77.