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CONCEPTOS DE ESFUERZOS - Coggle Diagram
CONCEPTOS DE ESFUERZOS
1.5. Consideraciones de diseño
Carga y esfuerzo permisible
Máxima carga a soportar
Carga más pequeña
Define el factor de seguridad
Son idénticas,cuando:
Relación lineal en carga y esfuerzo
Selección del factor de seguridad
Factor de seguridad
Demasiado pequeño
Posibilidad de falla
Demasiado grande
Diseño caro o no funcional
Determinación de la resistencia
comportamiento del material sometido a una carga
Esfuerzo ultimo normal
Esfuerzo cortante ultimo
Diseño por carga y factor de resistencia
Método DCFR
Diseño aceptable
Distingue incertidumbres asociadas
1.1. Métodos de estática
La estática es la parte de la mecánica
Es necesario entender los sigtes conceptos:
Fuerza
Es el resultado de la interacción de los cuerpos.
Tiene una magnitud, dirección y sentido
Puede ser representada por vectores
Un vector es un arreglo matemático
Nos permite guardar información.
Mecánica
Es la ciencia que describe y predice las condiciones de reposo o mov. De los cuerpos bajo la acción de fuerzas.
Estudia las leyes del equilibrio.
1.3. Esfuerzos en un plano oblicuo bajo carga axial
son un elemento de dos fuerzas axiales ejercidas en un elemento de dos fuerzas
la razón de la relación observada entre los esfuerzos axiales y los esfuerzos normales desterminan las fuerzas perpendiculares del elemento
Representación de un diagrama de un perno en una junta cortante simple con un plano de sección normal al perno
Considere el elemento de dos fuerzas está sometido a fuerzas axiales p y p si se realiza un corte en el dicho elemento que forme un Angulo de 0 grados con un plano normal y se dibuja el diagrama de cuerpo libre de la porción del elemento localizada ala izquierda de ese corte.
Consideremos que el elemento de dos fuerzas está sometido a fuerzas axiales p y p si se realiza un corte en el dicho elemento que forme un Angulo de 0 grados con un plano normal y se dibuja el diagrama de cuerpo libre de la porción del elemento localizada ala izquierda de ese corte
La fuerza f representa la resulta de las fuerzas normales distribuidas
Al substituir las fuerzas f y v de la ecuación anterior observar la figura anterior y se puede observar que el área es perpendicular al eje
observamos la ecuación actual y vemos que el valor del esfuerzo normal es máximo cuan el Angulo es igual a 0y se aproxima a 0 cuando el Angulo tiende a ser 90 grados
Al separar p en sus componentes f y v que son respectivamente normal y tangencial al corte
La primera ecuación muestra que para un valor de 45 grados el esfuerzo normal es de p/2a
La segunda ecuación muestra que el esfuerzo cortante t es cero para un Angulo 0 y para un Angulo de 90 grados alcanza el valor máximo
Los resultados obtenidos de todas las ecuaciones anteriores observamos que produce la un esfuerzo normal y ningún esfuerzo cortante de la misma magnitud dependiendo de la orientación del corte
1.4. Esfuerzos bajo condiciones generales de carga de componentes
La mayoría de los elementos estructurales y de componente de maquinarias se encuentran bajo condiciones de carga más complicados
Considere un cuerpo sujeto a varias cargas p1, p2, etc. para comprender la condición de esfuerzos creada por estas cargas en algún punto q dentro del cuerpo
Utilizando un cuerpo paralelo al plano yz la porción del cuerpo a la izquierda de la sección sujeta a algunas de las cargas originales y las fuerzas normales y de corte distribuidas atreves de la sección.
Las fuerzas normales y cortantes que actúan sobre la pequeña área que rodea el punto q note que e super índice x se emplea para que las fuerzas actúan sobre la superficie perpendicular al eje x en tanto la fuerza normal está bien definida
Las componente que se muestran en las tres dimensiones de la figura anterior representan los esfuerzos normales en las caras perpendiculares Alos ejes x y z , es preciso recordar que t representa la componente del esfuerzo cortante que es ejercida en la cara perpendicular del eje x mientras que yx representa el esfuerzo contante sobre el eje y
Componentes del esfuerzo cortante
Cómo hay fuerzas iguales y opuestas a las fuerzas mostradas actuando sobre las caras ocultas del cubo se satisfacen las ecuaciones considerado ahora los esfuerzos alrededor de lo sejes x,y,z
1 more item...
Utilizando una proyección sobre le plano x,y se advierte que las únicas fuerzas con momentos alrededor del eje z son distintas de cero e4stas fuerzas forman dos pares.
1 more item...
Considere el diagrama del cuerpo libre del pequeño cubo cerrado en el punto q , las fuerzas normales cortantes que actúan sobre diversas caras del cubo se obtienen multiplicando las componentes correspondientes al esfuerzo por el área.
Carga Axial
Se estudia un pequeño cubo con caras paralelas a las caras del elemento y se recuerdan los resultados de la sección 1.3
1.2. Esfuerzo en los elementos de una estructura
Esfuerzo axial
Es el primer análisis en una estructura pero no es suficiente para determinar si la carga puede soportar con seguridad
se observa la uniformidad de las fuerzas en la fotogafia 1.2
se puede determinar la fuerza interna de la varilla como se observa en la fig 1.8
para las distribuciones del esfuerzo en diferentes secciones a lo largo de un elemento cargadso axialmente se tiene
cuanto se utliza el SI se utilizan newton y cuando se utliza el sitema que se acostumbra en EEUU LB o kilo libras
por lo general el esfuerzo o en un punto dado Q es diferente al valor del esfuerzo
Esfuerzo cortante
concluye que deben existir fuerzas internas en el plano de la sección, y que su resultante es igual a P.
El valor obtenido es un valor promedio para el esfuerzo cortante sobre toda la sección.
el valor real 𝜏 del esfuerzo cortan- te varía de cero en la superficie del elemento estructural hasta un valor máximo que puede ser mucho mayor que el valor promedio
entonces se concluye que
Para determinar el esfuerzo cor- tante promedio en cada plano, se dibujan los diagramas de cuerpo libre del perno HJ y de la porción del perno localizada entre los dos planos Al observar que el corte P en cada una de las secciones es P = F/2 se concluye que el esfuerzo cortan- te promedio es
Esfuerzo de apoyo en conexiones
Los pernos, pasadores y remaches crean esfuerzos a lo largo de la superficie de apoyo de las superficies de contacto en los elementos que conectan
Como la distribución de estas fuerzas, y de los esfuerzos correspondientes, es muy complicada, en la práctica se utiliza un valor nominal promedio y el esfuerzo se obtiene de dividir la carga P entre el área del rectángulo que repre- senta la proyección del perno sobre la sección de la placa
Aplicación al análisis y al diseño de estructuras sencillas
Ahora se está en posibilidad de determinar los esfuerzos en los elementos y conexiones de varias estructuras bidimensionales sencillas y, por lo tanto, de diseñar tales estruc- turas. Esto se ilustra a través de la siguiente aplicación de conceptos
