8/17/2019 Clase N°02 - S01
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Resistencia de Materiales y
Elementos de Máquinas
Semestre Otoño 2016
Clase N°02 – Unidad N°01
Profesor: Ing. Sergio Vergara Guzmán
Semana N°01
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Contenidos
1. Objetivos de la Clase.
2. ¿Porqué estudiar el tema?
3. Concepto de Esfuerzo:
- Esfuerzo Normal.
- Esfuerzo Cortante.
- Esfuerzo de Contacto.
4. Problemas Propuestos.
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Objetivos de la Clase
Definir y reconocer el concepto de esfuerzo, en función de la fuerza o carga aplicada y el área transversal
resistente en un elemento mecánico.
Clasificar los esfuerzos, considerando la aplicación de las cargas o fuerzas sobre el área transversal
resistente de un elemento mecánico.
Resolver problemas propuestos, utilizando modelos matemáticos relacionados con el concepto de esfuerzo
y el equilibrio estático en elementos mecánicos idealizados.
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¿Porqué estudiar el tema?
El concepto de esfuerzo y deformación es devital importancia, ya que la Resistencia de
Materiales fundamenta sus bases teóricas en
estos modelos, que tienen como objetivo
representar el comportamiento de loselementos mecánicos cuando están sometidos a
cargas de operación. Tanto el diseño como lamejora de sistemas mecánicos, dependen de losesfuerzos y deformaciones que se presentan.
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Concepto de Esfuerzo
El esfuerzo es la resistencia interna que ofrece un área unitaria del material del que está hecho un elementopara una carga aplicada externa. Nos interesamos por lo que sucede al interior del cuerpo estudiado quesoporta una carga. Debemos determinar la magnitud de la fuerza que se ejerce sobre cada área unitaria delmaterial.
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Concepto de Esfuerzo
En primera instancia, podremos identificar dos condiciones para el esfuerzo en un elemento; un esfuerzonormal y un esfuerzo cortante o tangencial.
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Concepto de Esfuerzo: Esfuerzo Normal
Esfuerzo Normal: Es aquel que actúa de forma perpendicular o normal a la sección transversal del miembrode carga. Si el esfuerzo es además uniforme sobre el área resistente, se denomina Esfuerzo Normal Directo.
Los esfuerzos normales pueden ser de compresión o tracción. El primero es aquel que tiende a aplastar elelemento en carga, mientras que el segundo es aquel que estirará el elemento provocando su rotura.
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Concepto de Esfuerzo: Esfuerzo Cortante
Esfuerzo Cortante: Es aquel en donde la fuerza cortante aplicada es resistida uniformemente por el área dela parte que se corta, lo que produce un nivel uniforme de fuerza cortante sobre el área. El objetivo de esta
condición es que el material se corte, es decir, que el material se fracture perpendicularmente a su eje desimetría.
Área Cortante por Perforación: Perímetro x Espesor
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Concepto de Esfuerzo: Esfuerzo Cortante
Cortante Simple: Es aquel en donde una sola sección transversal del elemento resiste la fuerza cortanteaplicada. Ejemplo: Unión apernada simple.
Cortante Doble: Es aquel en donde existen dos sección transversales resistiendo la fuerza cortante enaplicación. Ejemplo: Unión apernada doble.
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Concepto de Esfuerzo: Esfuerzo de Contacto
Esfuerzo de Contacto: Comprenden esfuerzos de apoyo, en los cuales, lo que está en contacto sonsuperficies de diferentes elementos de máquina y la fuerza aplicada se distribuye sobre una secciónrelativamente mayor.
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Problemas Propuestos
Problema N°01: Un gancho se utiliza para sostener una tuberia, de tal manera que la fuerza sobre el pernovertical es de 775[N]. Determine el esfuerzo normal desarrollado en el perno BC, suponiendo que el perno BC
tiene un diámetro de 8[mm].
Solución:
σ= 9,37 [Mpa]
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Problemas Propuestos
Problema N°02: Si se sabe que una fuerza P con una magnitud de 750 [N] se aplica al pedal que se muestra enla figura, determine el diámetro del pasador en el apoyo C para el cual el esfuerzo cortante promedio en el
pasador es de 40 [Mpa].
Solución:
dmin = 5,57 [mm]
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Problemas Propuestos
Problema N°03: La armadura de dos barras ABC mostrada en la figura tiene soportes con
pasadores en los puntos A y C. Los miembros
AB y BC son barras de acero conectadas por un
pasador en la junta B. Un letrero que pesa 5,4
[kN] está colgado de la barra BC en los puntos
D y E. Determinar el área transversal necesariaen la barra AB y el diámetro necesario del
pasador en el soporte C, si los esfuerzos
admisibles en tracción y en cortante son 125
[Mpa] y 45 [Mpa] respectivamente. Nota: Los
pasadores están en cortante doble.
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Solución:
Aab= 44,13[mm2]
Dc= 8,53[mm]
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Problemas Propuestos
Problema N°04: La viga se sostiene mediante un pasador en A y un eslabón corto BC. Determine la magnitudmáxima P de las cargas que puede soportar la viga si el esfuerzo cortante promedio en cada pasador no debe
exceder 80 [Mpa]. Todos los pasadores están en cortante doble, como se muestra en la figura, y cada uno de
ellos tiene un diámetro de 18 [mm].
Solución:P = 3701,4 [N]
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Fuentes del Contenido
Beer, Ferdinand – Mecánica de Materiales – 6ta. Edición, Editorial McGraw Hill – Año 2013.
Gere, James M. – Mecánica de Materiales – 7ma. Edición, Editorial Cengage Learning – Año 2009.
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