Resistencia B&J 6Ed – CAP I: Concepto de esfuerzo – Clases de Mecánica

CLASES DE MECANICA

Ejercicios Resueltos

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Capítulo I: Concepto de Esfuerzo

Ejercicios Resueltos: Mecánica de Materiales - Beer & Jhonston 6 Ed.

- Esfuerzo Axial

Problema 1.5

Dos placas de acero deben sujetarse por medio de pernos de acero de alta resistencia de 16 mm de diámetro que embonan con suavidad dentro de espaciadores cilíndricos de latón. Si se sabe que el esfuerzo normal promedio no debe exceder 200 MPa en los pasadores y 130 MPa en los espaciadores, determine el diámetro exterior de los espaciadores que ofrece el diseño más económico y seguro.

Problema 1.6

Dos barras de latón AB y BC, cada una con diámetro uniforme, se soldarán entre sí en B para formar una barra no uniforme con longitud total de 100 m que se suspenderá de un soporte en A, como se muestra en la figura. Si se sabe que la densidad del latón es de 8 470 kg/m3, determine a) la longitud de la barra AB para la cual el esfuerzo normal máximo en ABC es mínimo, b) el valor correspondiente del esfuerzo normal máximo.

Problema 1.7

Cada uno de los cuatro eslabones verticales tiene una sección transversal rectangular uniforme de 8 × 36 mm y cada uno de los cuatro pasadores tiene un diámetro de 16 mm. Determine el valor máximo del esfuerzo normal promedio en los eslabones que conectan a) los puntos B y D, b) los puntos C y E.

Problema 1.10

Se aplican tres fuerzas, cada una con magnitud P = 4 kN, sobre la estructura mostrada. Determine el área de la sección transversal de la porción uniforme de la barra BE si el esfuerzo normal en dicha porción es de +100 MPa.

Problema 1.14

Un par M con magnitud de 1 500 N · m se aplica a la manivela de un motor. Para la posición mostrada, determine a) la fuerza P requerida para mantener en equilibrio al sistema del motor, b) el esfuerzo normal promedio en la barra BC, la cual tiene una sección transversal uniforme de 450 mm2.

- Esfuerzo Cortante Directo

- Esfuerzo de apoyo en conexiones

Problema 1.23

Una varilla de acero AB con 5/8 in de diámetro se ajusta a un orificio redondo cerca del extremo C del elemento de madera CD. Para la carga mostrada, determine a) el esfuerzo máximo normal promedio en la madera, b) la distancia b para la cual el esfuerzo cortante promedio es de 100 psi sobre las superficies indicadas por líneas punteadas, c) el esfuerzo de apoyo promedio sobre la madera.

Problema 1.25

Determine la carga máxima P que puede aplicarse en A cuando 𝜃 = 60°, si se sabe que el esfuerzo cortante promedio en el pasador de 10 mm de diámetro en B no debe exceder 120 MPa y que el esfuerzo de apoyo promedio en el elemento AB y en el soporte en B no deben exceder 90 MPa.

Problema 1.26

El eslabón AB, cuyo ancho es b = 2 in y su grosor t = 1/4 in, se emplea para soportar el extremo de una viga horizontal. Si se sabe que el esfuerzo normal promedio en el eslabón es de –20 ksi y que el esfuerzo cortante promedio en cada uno de los dos pasadores es de 12 ksi, determine a) el diámetro d de los pasadores, b) el esfuerzo promedio de apoyo en el eslabón.

- Plano oblicuo

Problema 1.29

La carga P de 1.4 kips está soportada por dos elementos de madera con sección transversal uniforme, unidos mediante un empalme sencillo pegado al sesgo, como se muestra en la figura. Determine los esfuerzos normales y cortantes en el empalme pegado.

Problema 1.31

Dos elementos de madera de sección transversal rectangular uniforme están unidos mediante un empalme sencillo pegado al sesgo, como se muestra en la figura. Si se sabe que P = 11 kN, determine los esfuerzos normal y cortante en el empalme pegado.

- Factor de seguridad

Problema 1.38

El eslabón BC tiene 6 mm de espesor y es de un acero con una resistencia última a la tensión de 450 MPa. ¿Cuál debe ser su ancho w si la estructura mostrada se diseñó para soportar una carga P de 20 kN con un factor de seguridad igual a 3?

Problema 1.41

El eslabón AB debe fabricarse con un acero cuya resistencia última al esfuerzo normal sea de 65 ksi. Determine el área de la sección transversal de AB para la cual el factor de seguridad es de 3.20. Suponga que el eslabón se reforzará de manera adecuada alrededor de los pasadores en A y B.

Problema 1.45

Una carga P es soportada, como se muestra en la figura, por un pasador de acero que se insertó en un elemento corto de madera que cuelga del techo. La resistencia última de la madera utilizada es de 60 MPa a la tensión y de 7.5 MPa al corte, mientras que la resistencia última del acero es de 145 MPa al corte. Si se sabe que b = 40 mm, c = 55 mm y d = 12 mm, determine la carga P si se desea un factor de seguridad general de 3.2.

Problema 1.51

En la estructura de acero que se muestra en la figura, se utiliza un pasador de 6 mm de diámetro en C y se emplean pasadores de 10 mm de diámetro en B y D. El esfuerzo cortante último es de 150 MPa para todas las conexiones y el esfuerzo normal último es de 400 MPa en el eslabón BD. Si se desea un factor de seguridad de 3.0, determine la carga máxima P que puede aplicarse en A. Observe que el eslabón BD no está reforzado alrededor de los orificios para los pasadores.

Problema 1.55

En la estructura mostrada se emplea un pasador de 8 mm de diámetro en A y pasadores de 12 mm de diámetro en B y en D. Si se sabe que el esfuerzo cortante último es de 100 MPa en todas las conexiones y que el esfuerzo normal último es de 250 MPa en cada uno de los dos eslabones que unen B y D, determine la carga P permisible si se desea un factor de seguridad general de 3.0.

Problema 1.56

En un diseño alterno para la estructura del problema 1.55 se utilizará un pasador de 10 mm de diámetro en A. Si se supone que las otras especificaciones permanecen sin cambio, determine la carga P permisible si se desea un factor general de seguridad de 3.0.

- Problemas de Repaso

Problema 1.59

Dos fuerzas horizontales de 5 kips se aplican al pasador B en el ensamble que se muestra. Si se sabe que en cada conexión se emplea un pasador de 0.8 in de diámetro, determine el valor máximo del esfuerzo normal promedio a) en el eslabón AB, b) en el eslabón BC.

Problema 1.60

Dos fuerzas horizontales de 5 kips se aplican al pasador B en el ensamble que se muestra. Si se sabe que en cada conexión se emplea un pasador de 0.8 in de diámetro, determine el valor máximo del esfuerzo normal promedio a) en el eslabón AB, b) en el eslabón BC.

Problema 1.63

Dos planchas de madera, cada una con espesor de 1/2 pulg y 9 pulg de ancho, se unen mediante la junta de mortaja seca que se muestra en la figura. Si se sabe que la junta fallará a lo largo de su grano cuando el esfuerzo cortante promedio en el pegamento alcance 1.20 ksi, determine la magnitud P de la carga axial que causará una falla en la junta.

Lista de ejercicios resueltos

– Esfuerzo Axial
1.5 https://youtu.be/oDpQUp47ShA
1.6 https://youtu.be/D_lg_CGxak8
1.7 https://youtu.be/3aHlmN3t27c
1.10 https://youtu.be/ZWyqHl_UMB4
1.14 https://youtu.be/LNkZ9cj2Rhw

– Esfuerzo de apoyo en conexiones
1.23 https://youtu.be/xQTVnfkB3go
1.25 https://youtu.be/7M5kJ0j1n4w
1.26 https://youtu.be/ZSeYyMj8x84

– Plano oblicuo
1.29 https://youtu.be/qPBx1LXVbvc
1.31 https://youtu.be/0rVBvEPRoVU

– Factor de seguridad
1.38 https://youtu.be/Dzgb6jAw0Xc
1.41 https://youtu.be/89wQm9IjShY
1.45 https://youtu.be/al-Hc004sY0
1.51 https://youtu.be/1OPOPcvuPH8
1.55 https://youtu.be/o4nTKJCATCg
1.56 https://youtu.be/C3r6bkOmpRg

– Problemas de Repaso
1.59 https://youtu.be/Fx1qa1T25_o
1.60 https://youtu.be/q1ATlwAUzXU
1.63 https://youtu.be/r_8hlzsNmvw

Mecánica de Materiales - Beer & Jhonston 7 Ed.

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Mecánica para ingeniería ESTATICA - Bedford & Fowler. 5 Ed.

Eng. Mechanics ESTATICS - Pytel & Kiusalaas 3ra Ed

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