jsol2

40
I.- DISEÑAR LA SECCIÓN DE UN ELEMENTO EN TRACCIÓN, ASIMISMO INDICAR EL TIPO DE SECCIÓN. DESARROLLO: En el primer trabajo la armadura fue la siguiente:  Los resultados obtenidos de todas las fuerzas por el método de los nodos y por el análisis matricial de armaduras determinadas en el procesamiento semiautomáticas (realizados en el programa de Excel), fueron los siguientes:

Transcript of jsol2

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 1/40

I.- DISEÑAR LA SECCIÓN DE UN ELEMENTO ENTRACCIÓN, ASIMISMO INDICAR EL TIPO DE SECCIÓN.

DESARROLLO:

En el primer trabajo la armadura fue la siguiente:

 

Los resultados obtenidos de todas las fuerzas por el métodode los nodos y por el análisis matricial de armadurasdeterminadas en el procesamiento semiautomáticas(realizados en el programa de Excel), fueron los siguientes:

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 2/40

ME!"! M#$%&%#L ME!"! "E '!"! 

E$$!$

*+---.//+

- 0#

+---1+223 444+35

3

6-2*-4+++

* 0M 6-23 44*5

7

6/.777./.

- 0

6/.77-./+ 44*5

+2+--./+1

* M 2+---- 444415

/

6+./-7.44

+ ' 6+./-1/2 444/25

1

6*1117722

/ E 6*1112 44+5

2

6*1117722

/ E" 6*1112 44+5. 7 E' 7 45

-314734/2

3 "& 3147+73. 444-5

*4

6*---24-3

3 '& 63 44*/5

***1111.14

1 8& *1112 4444.5

*3 +./-7.44+ 8' +./-1/2 44415

*7

63+--./+1

* 8M 63/ 44415

*+/.7727+*

- #8 /.77.** 444*75

*/-2*-4+*4

* #M -23 44*59* *+*12231 0 *+*112 44425

93*+*1.42*

+ 9 *+*112 44*5

3----24-3

3   *4 44475

;#$# EL "%E<! "E =' ELEME'! E' $#&&%!'ELE0%M! #>=EL ELEME'! >=E E# !ME%"! # L#M#!$ =E$?# "E $#&&%!', E! ;!$ >=E E@ M#

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 3/40

;$!;E'# # =$%$ #LL# EL L# #8L# E ;=E"E!8E$A#$ >=E !' "! L# =E$?# >=E &=M;LE'&!' #L &!'"%&%!': 9*, 93B #'#L%?#$EM! L#=E$?# 93C*+*1.42*+D'

 

"atos para el elemento seleccionado  F 21  :

• Material #671• Esfuerzo de cedencia (y C 71si C 3+.Mpa)• MFdulo de elasticidad (EC3440pa)• Longitud del elemento (4/m C *1+4+3pies C

*-1./plg)• uerza de tracciFn (93C*+*1.42*+D' C

7*./*lb6f)• &olumna de extremos articulado (C*)

• actor de diseGo ( Aceroestructural N =1.67)

&alculamos su área referencial adecuada, para Hue de esamanera podamos encontrar un perIl adecuado

• Jallamos el esfuerzo permisible

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 4/40

  σ  permisible=σ  y N  =

36 ksi1.67

  σ  permisible=21.557 ksi

• &alculo del Krea:

  σ  permisible= Padmisible

 A    A= Padmisible

σ  permisible

=3.1851 klb−f 

21.557 Ksi  

 A=0.1478 plg2

 

El área calculada no !r"e de re#erenc!a $ara$oder eco%er un $er&l adecuado ' econ()!co,$ero co)o el área re#erenc!al e $e*ue+a, lo$er&le *ue e anal!aran deen ener la )enorárea ra"eral.

PARA UN PER/IL 0

;ara este perIl la menor área es el perIl .x*4N"e la tabla del L M! del perIl .x*4, obtenemos lossiguientes datos

 Area=2.96 plg2

 I  xx=30.8 plg4

 I  yy=2.09 plg4

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 5/40

"e los datos calculamos rxx, ryy

  r xx=

 I  xx A =√

30.8 plg4

2.96 plg2

r xx=3.225 plg  

r yy=√ I  yy

 A =√

2.09 plg4

2.96 plg2   r yy=0.840 plg

  El rad!o de %!ro adecuado e el )enor "alor

enre r11 ' r''.

  r yy=0.840 plg

  Paa)o a calcular la ra(n de eele: 

 Le

r =

klr =

1∗196.85 plg0.840 plg  

 Le

r =

klr =222.44

abemos Hue para diseGar un elemento en tracciFn sedebe cumplir lo siguiente:

  KL

r  <300   222.33 4 566

  CUMPLE CON LA CONDICION.

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 6/40

 

Calcula)o la car%a ad)!!le 7   σ  permisible=21.557 ksi 8:

 

σ  permisible= Pdmisible

 A    Pdmisible=σ  permisible∗ A  

 Pdmisible=21.557 Ksi∗2.96 plg2

 

 Pdmisible=63.80872 klb−f   

&omparando con la carga sometida a tracciFn

  63.80872>3.1851 klb−f   

COMO SE PUEDE O9SERAR EL PER/IL 0 ;<=6ES ADECUADO PARA ESTE TIPO DE PER/IL, >A?UE NECESITA UNA CAR@A DE 5.;6;B2 L9-/PARA ?UE SO9REPASE DEL LMITE DEPROPORCIONALIDAD DEL MATERIAL, PERO

CON UNA CAR@A DE 3.1851  l-#, EL MATERIAL

SE MANTENDR EN LA FONA DE

PROPORCIONALIDAD.

PARA UN PER/IL S.

 ambién para este caso utilizaremos el perIl de menorárea, este perIl es 7 x /2 

"e la tabla del L M! del perIl 7 x /2, obtenemos lossiguientes datos

 Area=1.67 plg2

 I  xx=2.52 plg4

 

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 7/40

 I  yy=0.455 plg4

 "e los datos calculamos rxx, ryy

  r xx=√ I  xx

 A =√

2.52 plg4

1.67 plg2

r xx=1.228 plg  

r yy=√ I  yy A  =√0.455 plg

4

1.67 plg2   r yy=0.521 plg

  El rad!o de %!ro adecuado e el )enor "alorenre r11 ' r''.

  r yy=0.521 plg

 

Paa)o a calcular la ra(n de eele: 

 Le

r  = klr =1∗70.866 plg0.521 plg  

 Le

r =

klr =136.019

abemos Hue para diseGar un elemento en tracciFn sedebe cumplir lo siguiente:

  KL

r   <300   =5.6=G 4 566

  CUMPLE CON LA CONDICION.

  Calcula)o la car%a ad)!!le 7   σ  permisible=21.557 ksi 8:

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 8/40

 

σ  permisible= Pdmisible

 A    Pdmisible=σ  permisible∗ A  

 Pdmisible=21.557 Ksi∗1.67 plg2

 

 Pdmisible=36klb−f   

&omparando con la carga sometida a tracciFn

  36klb−f >1.9971klb−f   

EL PER/IL S51H.B ES OTRO PERIL ADECUADO, >A ?UE ESTE NECESITA 5 l-# $ara *ueore$ae el l)!e de $ro$orc!onal!dad del)aer!al, $ero la car%a *ue el ele)enoo$ora e de =.GGB Jl-#, $or lo ano e)anendrá en la ona de $ro$orc!onal!dad.

PARA UN PER/IL L.

 ambién para este caso utilizaremos el perIl de menor

área, este perIl es L3x3x1

8

 

"e la tabla del L M! del perIl L3x3x1

8 , obtenemos

los siguientes datos

 Area=0.484 plg2

 I  xx=0.190 plg4

 I  yy=0.190 plg4

rzz C 47-. plg+

 

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 9/40

 "e los datos calculamos rxx, ryy, rzz

 r xx=

√ I  xx

 A =

0.190 plg4

0.484 plg2

 r

 xx

=0.626 plg

  r yy=√ I  yy A  =√0.190 plg

4

0.484 plg2   r yy=0.626 plg

  De la ala del L. MOTTr zz=0.398 plg  

El rad!o de %!ro adecuado e el )enor "alorenre r11 ' r''.

  rZZ =0.398 plg

  Paa)o a calcular la ra(n de eele: 

 Le

r  =klr =

1∗70.866 plg0.398 plg  

 Le

r =kl

r =178.055

abemos Hue para diseGar un elemento en tracciFn sedebe cumplir lo siguiente:

  KL

r  <300   =B;.6HH 4 566

  CUMPLE CON LA CONDICION.

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 10/40

 

Calcula)o la car%a ad)!!le 7   σ  permisible=21.557 ksi 8:

 

σ  permisible= Pdmisible

 A    Pdmisible=σ  permisible∗ A  

 Pdmisible=21.557 Ksi∗0.484 plg2

 

 Pdmisible=10.433 klb−f   

&omparando con la carga sometida a tracciFn

  10.433klb−f >1.9971klb−f   

EL PER/IL L21211

8   ES ADECUADO PARA ESTE TIPO DE

PER/IL, >A ?UE ESTA NECESITA UNA CAR@A DE =6.355Jl-# PARA LLE@AR AL LIMITE DE PROPORCIONALIDAD,PERO LA CAR@A ?UE EL ELEMENTO SOPORTA ES DE=.GGB l-#, POR EL CUAL SE MANTENDR EN LA FONA

DE PROPORCIONALIDAD

SE CONCLU>E LO SI@UIENTE: ?UE LOS PER/ILESADECUADOS CON SUS RESPECTIAS AREAS SON.

  0;1=6 con una A K 2.G $l%2

  S51H.B con una A K =.B $l%2

  L21211

8   con una A K 6.6.3;3 $l%3

 

COMO LOS 5 PER/ILES CALCULADOS SOPORTAN LACAR@A ?UE EL ELEMENTO EST SOMETIDO ATRACCIÓN, EL PER/IL MS ADECUADO > 

 

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 11/40

ECONÓMICO SER EL DE MENOR REA, ENTONCES

ES EL PER/IL  L2 x 2 x 1

8   DE REA 7   0.484 plg2

8 ES EL

PER/IL ADECUADO.

II.- DISEÑAR LA SECCIÓN > EL TIPO DE SECCIÓN PARAUN ELEMENTO EN COMPRESIÓN PARA EL MATERIAL A-5.

=8 DISEÑO PARA EL ELEMENTO EN COMPRENSIÓN:

e utiliza la mayor fuerza posible por ello elegiremos /=K=3.2B;GG N del primer trabajo

• #cero #71

• Esfuerzo de cedencia (   Sy=36ksi=248 Mpa¿  

• MFdulo de elasticidad (EC3440pa)• Longitud del elemento (L C 341m C 12/-pies C .**plg)• uerza o carga de compresiFn( C *+32.--1 D' C 73*lb)

• &olumna de extremos articulado (C*)

El primer objetiOo es Pallar un área de referencia para despuésPallar un perIl adecuado

;or teorQa ( klr )  esta entre / a 1 Oeces la longitud del elemento (en

pies)

5 x6.759 pies=33.795

6 x6.759 pies=40.554

El promedio será:

 promedio=kLr =37.175

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 12/40

&álculo de la constante de la columna (   c ):

c=√ 2 ! 2 "Sy

c=√ 2 ! 2 #200#103 Mpa

248 Mpa

c=126.17

&omparaciFn entre la razFn por esbeltez y la constante de columna

kl

r  =37.175

<c=126.17

∴   E un $andeo !nelá!co.

&alculo del factor de seguridad ():

kLr

¿¿¿3¿

 Fs=5

3+

3 (kLr  )

8c  −¿

37.175

¿¿¿3

¿ Fs=

5

3+

3(37.175)8 x 126.17

−¿

∴ Fs=1.774

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 13/40

&álculo del esfuerzo permisible (σ  permisible) :

σ  permisible

=

[1−

( kLr )

2

2∗c2

 ] x

 Sy

 Fs

σ  permisible=[1−   (37.175 )2

2 x (126.17)2 ] x 36ksi

1.774

∴σ  permisible=19.4123 ksi

&alculo del área:σ  permisible=

 P A

 A= P

σ 

 A=  3.21

19.4123

 A=0.1654 plg2

Con ea área eco%ere)o el $er&l adecuado

A8 PARA UN PER/IL 0

El perIl más adecuado serQa el perIl .x*4N de la tabla de L

Mott"atos del perIl .x*4

• Krea (   A=2.96 plg2

)

•  I  xx=30.8 plg4 $r  xx=3.226 plg

•  I  yy=2.09 plg4$ r yy=0.840 plg

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 14/40

El radio de giro adecuado es el menor Oalor entre r xx y r yy :

rm%&imo=r yy=0.840 plg

&álculo de la razFn de esbeltez:

¿r=

kLr =

1 #81.1

0.840

¿r=kL

r =96.548

;or teorQa para diseGar un elemento en compresiFn se cumple:

kLr  <200

96.548<200

∴cumplelarelacio&

&omprobando con la constante de columna (c) :

kLr =96.548<c=126.17

∴ "s u& pa&deo i&elastico

&álculo del factor de seguridad (   Fs ):

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 15/40

kLr¿¿¿3¿

 Fs=5

3+

3 ( kLr  )

8c  −¿

96.548

¿¿¿3

¿

 Fs=5

3+

3 (96.548)8 (126.17)

−¿

 Fs=¿ =.;G;

&alculo del esfuerzo permisible   (σ  permisible) :

σ  permisible=

[1−

( kLr )

2

2# c2

 ] x

 Sy

 Fs

σ  permisible=[1−   (96.548 )2

2# (126.17 )2 ]# 36 ksi1.898

σ  permisible=13.414 ksi

&álculo de la carga admisible:

σ  permisible= Padmisible

 'rea

 Pa=σ # A

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 16/40

 Pa=13.414#2.96

 Pa=39.705 klb

&omprobando con la fuerza de compresiFn:

39.705klb>3.21klb

∴  El perIl . x *4 es un perIl adecuado ya Hue con este la

carga Hue se necesita para Hue se pandee la columna es de

39.705 klb y con una carga de compresiFn de 3.21 klb  la columna

no se pandeara

98 PARA UN PER/IL S

&on el área de referencia ( A=0.1654 plg2)   un perIl para ser

analizado será el S 3 x 5.7

"atos del perIl S 3 x 5.7

• Krea ( A=1.67 plg2)

•  I  xx=2.52 plg4$ r xx=1.228 plg

•  I  yy=0.455 plg4$ r yy=0.522 plg

rm%&imo=r yy=0.522 plg

&álculo de la razFn de esbeltez:

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 17/40

¿r=

kLr =

1 #81.1

0.522

¿r=

kLr =155.364

&omparando:

¿r=kL

r =155.364>c=126.17

∴ E un $andeo elá!co

&alculo del esfuerzo admisible (σ admisible) :

σ admisible=[ 1.03#106

( Le /r )2 ]σ  permisible=42.67 ksi

&álculo de la carga admisible:

σ  permisible= Padmisible

 'rea

 Pa=σ # A

 Pa=42.67 #1.67

 Pa=71.259 klb

&omprobando con la fuerza de compresiFn:

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 18/40

71.259klb>3.21klb

∴ El perIl 7 x /2 es un perIl adecuado ya Hue con este perIl la

carga necesaria para Hue pandee es de 71.259 klb   y por tanto la carga

compresiFn es de 3.21klb  por lo cual la columna no se pandeara

C8 PARA UN PER/IL L

El perIl más adecuado seria  L2 x 2 x 1

8  tomado con respecto al área

de referencia ( A=0.1654

 plg

2

)

"atos del perIl  L2 x 2 x 1

8

 

Krea ( A=0.484 plg2)

•  I  xx=0.190 plg

4$r  xx=0.6265 plg

•  I  yy=0.190 plg4$ r yy=0.6265 plg

  $r zz=0.398 plg

rm%&imo=r zz=0.398 plg

&álculo de la razFn de esbeltez:

¿r=

kLr =(1 #81.1)/0.398

¿r=kL

r =203.769

&omparando:

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 19/40

¿r=203.769>c=126.17

∴ E un $andeo !nelá!co

&álculo del factor de seguridad (   Fs ):

kLr¿¿¿3¿

 Fs=5

3

+3 (

kLr  )

8c

  −¿

203.769

¿¿¿3

¿

 Fs=5

3+

3 (203.769)8 (126.17)

 −¿

 Fs=1.746

&alculo del esfuerzo permisible   (σ  permisible) :

σ  permisible=[1− ( kLr )

2

2∗c2 ] x Sy Fs

σ  permisible=[1−   (203.769 )2

2# (126.17 )2 ]# 36ksi

1.746

σ  permisible=−6.2715 ksi

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 20/40

&álculo de la carga admisible:σ  permisible=

 Padmisible

 'rea

 Pa=σ # A

 Pa=6.2715 # 0.484

 Pa=3.035 klb

&omprobando con la fuerza de compresiFn:

3.035klb<3.21klb

∴ NEl perIl no es el adecuado ya Hue con este perIl la carga

necesaria para Hue se pandee es de 3.035 klb   y por lo tanto la carga de

compresiFn es de 3.21klb por lo cual la columna se pandearáN

;ara un perIl  L3 x 3 x 1

4

"atos del perIl

• Krea ( A=1.44 plg2 )

•rm%&imo=r zz=0.592

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 21/40

&álculo de razFn de esbeltez:

¿r=

kLr =(1 #81.1)/0.592

¿r= kL

r =136.99

&omparando:

¿r=

kLr =136.99>c=126.17

∴ E un $andeo elá!co

&alculo del esfuerzo admisible (σ admisible) :

σ admisible=  1.03#10

6

( Le /r )2

σ  permisible=54.886 ksi

&álculo de la carga admisible:

σ  permisible= Padmisible

 'rea

 Pa=σ # A

 Pa=54.886 #1.44

 Pa=79.036 klb

&omprobando con la fuerza de compresiFn:

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 22/40

79.036klb>3.21klb

∴ El perIl 7 x /2 es un perIl adecuado ya Hue con este perIl la

carga necesaria para Hue pandee es de 71.259 klb   y por tanto la carga

compresiFn es de 3.21klb  por lo cual la columna no se pandeara

Por lo ano el $er&l )á adecuado $ara el d!e+o e el $er&l

 L3 x 3 x 1

4  $or ener la )enor área (1.44 plg2)  ' er )á

econ()!co $ara u oenc!(n.

III.- Diseñar el número de pernos necesarios para el elemento en

compresión y el elemento en tracción, teniendo en cuenta que el

elemento de la armadura es A36. Definir el tipo de perno.

SOLUCION:

 

ELEMENTO EN TRACCIÓN:

Para calcular el número de pernos en un elemento en Tracción de la estructura se

tomara al perfil calculado anteriormente que es el perfil L2x2x1

8 para un

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 23/40

elemento en tracción ! se tomara el elemento que est" sometido a la ma!or fuer#a

de tracción !a que est" m"s propensa a sufrir fallas$

Para el an"lisis ele%imos el elemento F 

21  que est" sometido a un esfuer#o de

tracción cu!a car%a es 8.8833572 KN  $

&atos del perfil L2 x2 x

 1

8  ! del elemento en Tracción:

'aterial ()*+ ,sfuer#o de cedencia -

  S y=36 ksi.

,sfuer#o de rotura -  Su=58ksi

.

/uer#a o car%a de tracción -/20 1 $**342 5N 1 0$66407l8)f.

  t =1/8=0.125

  (=4

Para comen#ar el c"lculo anali#aremos con la cantidad de un perno con el fin de

o8tener un di"metro referencial ! as9 o8tener el di"metro adecuado$

,l perno a usar es el (*23 ! para una conexión de apo!o sin roscas en el plano

cortante se usar" * 5SI -esfuer#o cortante.$

• /alla por cortante:

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 24/40

 A s= F s) a

 A s=1.9971 klb−f 

30 KSI 

 A s=0.067 plg2

Pero:

 A s= N s∗! ∗ *

2

4

 *=√ 4∗ A s

! ∗ N s

 *=√ 4∗0.067

! ∗1

∴ *=0.292 plg

• /alla por aplastamiento:

 Ab= F bσ ba

Pero:

σ ba

=1.2∗Su

;eempla#ando:

 Ab=1.9971 klb−f 1.2∗58 KSI 

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 25/40

 Ab=0.029 plg2

Pero:

 Ab= N b∗ *∗t 

 *=  Ab

 N b∗t 

 *=  0.029

1∗0.125

∴ *=0.232 plg

• /alla por tensión:

 A t = F t 

σ ta

Pero:

σ ta=0.6∗S y

;eempla#ando:

 A t =1.9971 klb−f 0.6∗36 KSI 

 A t =0.093 plg2

Pero:

 A t =[(− N ( *+1/16)]∗t 

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 26/40

 *=(−

 A t 

t  N 

  −1/16

 *=4−

0.093

0.125

1  −1/16

∴ *=3.194 plg

Con estos di"metros calculados un di"metro adecuado para el an"lisis ser9a uno

de   *=1/2=0.5   ! que es superior a ellos ! compro8aremos nue<amente los

c"lculos con el di"metro ele%ido$

• /alla por cortante:

 F s=) a∗ A s

Pero por conexión de apo!o sin roscas en el plano cortante se usar"

) a=30 KSI 

 A s= N s∗! ∗ *2

4

 A s=1∗! ∗0.5

2

4

 A s=0.1964 plg2

;eempla#ando: F s=30∗0.1964

∴ F s=5+ 892klb−f 

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 27/40

• /alla por aplastamiento:

 F b

=σ ba

∗ Ab

Pero:σ ba=1.2∗Su

,l "rea: Ab= N b∗ *∗t 

 Ab=1∗0.5∗0.125

 Ab=0.0625 plg2

;eempla#ando:

 F b=1.2∗58∗0.0625

∴ F b=4 + 35klb−f 

• /alla por tensión:

 F t =σ ta∗ A t 

Pero:σ 

ta=0.6

∗S

 y

,l "rea:

 A t =[(− N ( *+1/16)]∗t 

 A t =[4−1(0.5+1/16) ]∗0.125

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 28/40

 A t =0.4297 plg2

;eempla#ando: F t =0.6∗36∗0.4297

∴ F t =9 +28 klb−f 

“De lo calculado, la menor de las fuerzas que causaría una falla es or 

alas!am"en!o con 4 +35 klb−f    que comarado con la fuerza some!"da en el

elemen!o anal"zado de ma#n"!ud   1+9971klb−f   es ma$or% &or lo !an!o ara el

d"se'o la menor can!"dad suf"c"en!e ser"a de un ernos de  *=1/2= 0 . 5 de

d"(me!ro en cada !raslae“%

 

ELEMENTO EN COM&RE)IÓN:

Para calcular el número de pernos en un elemento en compresión de la estructura

se tomara al perfil calculado anteriormente -dise=o por pandeo. que es el perfil

 L3 x 3 x 1

4 para un elemento en compresión ! se tomara el elemento que est"

sometido a la ma!or fuer#a de compresión !a que est" m"s propensa a sufrir 

fallas$

Para el an"lisis ele%imos el elemento F 1  que est" sometido a un esfuer#o de

compresión cu!a car%a es 14.278996 KN  $

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 29/40

&atos del perfil L3 x 3 x

 1

4  ! del elemento en compresión:

'aterial ()*+

,sfuer#o de cedencia -  S y=36 ksi

.

,sfuer#o de rotura -  Su=58ksi

.

/uer#a o car%a de compresión -   F =14.278996 KN =3.21klb−f  ¿

  t =1/4=0.25

  (=6

Para comen#ar el c"lculo anali#aremos con la cantidad de un perno con el fin de

o8tener un di"metro referencial ! as9 o8tener el di"metro adecuado$

,l perno a usar es el (*23 ! para una conexión de apo!o sin roscas en el plano

cortante se usar" * 5SI -esfuer#o cortante.$

• /alla por cortante:

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 30/40

 A s= F s) a

 A s=3.21 klb−f 

30 KSI 

 A s=0.107 plg2

Pero:

 A s= N s∗! ∗ *

2

4

 *=√ 4∗ A s

! ∗ N s

 *=√ 4∗0.107

! ∗1

∴ *=0.369 plg

• /alla por aplastamiento:

 Ab= F bσ ba

Pero:

σ ba

=1.2∗Su

;eempla#ando:

 Ab=3.21 klb−f 1.2∗58 KSI 

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 31/40

 Ab=0.046 plg2

Pero:

 Ab= N b∗ *∗t 

 *=  Ab

 N b∗t 

 *= 0.046

1∗0.25

∴ *=0.184 plg

• /alla por tensión:

 A t = F t 

σ ta

Pero:

σ ta=0.6∗S y

;eempla#ando:

 A t = 3.21 klb−f 0.6∗36 KSI 

 A t =0.149 plg2

Pero:

 A t =[(− N ( *+1/16)]∗t 

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 32/40

 *=(−

 A t 

t  N 

  −1/16

 *=6−

0.149

0.25

1−1/16

∴ *=5.342 plg

Con estos di"metros calculados un di"metro adecuado para el an"lisis ser9a uno

de   *=1/2=0.5   ! que es superior a ellos ! compro8aremos nue<amente los

c"lculos con el di"metro ele%ido$

• /alla por cortante:

 F s=) a∗ A s

Pero por conexión de apo!o sin roscas en el plano cortante se usar"

) a=30 KSI 

 A s= N s∗! ∗ *2

4

 A s=1∗! ∗0.5

2

4

 A s=0.1964 plg2

;eempla#ando: F s=30∗0.1964

∴ F s=5+ 892klb−f 

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 33/40

• /alla por aplastamiento:

 F b

=σ ba

∗ Ab

Pero:σ ba=1.2∗Su

,l "rea: Ab= N b∗ *∗t 

 Ab=1∗0.5∗0.25

 Ab=0.125 plg2

;eempla#ando:

 F b=1.2∗58∗0.125

∴ F b=8.7 klb−f 

• /alla por tensión:

 F t =σ ta∗ A t 

Pero:σ ta=0.6∗S y

,l "rea: A t =[(− N ( *+1/16)]∗t 

 A t =[6−1(0.5+1/16)]∗0.25

 A t =1.3594 plg2

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 34/40

;eempla#ando: F t =0.6∗36∗1.3594

∴ F t =29.36 klb−f 

“De lo calculado, la menor de las fuerzas que causaría una falla es or 

cor!an!e con 5.892klb−f    que comarado con la fuerza some!"da en el

elemen!o anal"zado de ma#n"!ud   3.21klb−f   es ma$or% &or lo !an!o ara el

d"se'o la menor can!"dad suf"c"en!e ser"a de un ernos de  *=1/2= 0 . 5 de

d"(me!ro en cada !raslae“%

IV.- Calcular la lonitud de soldadura necesaria para el elemento

en tracción considerando que se !a "acer soldadura de traslape o

filete.

SOLUCION:

,l elemento que se utili#ara en esta solución es el que e>erce la fuer#a 00 -

 F 11=4 +30480403 KN . del primer tra8a>o de estructuras que est" sometida a

Traccion ! el perfil que se utili#ara es el calculado en la primera parte con el perfil

es L2 x 2 x 0?$

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 35/40

La idea es que se manten%a la fuer#a aplicada P en equili8rio sin que exista

nin%una tendencia a la torsión de la >unta donde P de8e pasar por el centroide del

"rea a soldar$

 F 11= P=4 + 30480403 KN 

S y=70 KSI =482.5 MPa

,l tipo de soldadura que se utili#ara es el de soldadura de filete$

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 36/40

Tomamos momentos con respecto al punto ($

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 37/40

∑ M  A=0

4 +30480403∗(2 - 0.546)− ,2∗2=0

 ,2=3.13 KN 

Tomamos momentos con respecto al punto @$

∑ M -=0

−4 +30480403∗0.546 + {R} rsub {1} * 2=0

 ,1=1.17 KN 

Compro8ando que la suma de las dos reacciones sea i%ual a la fuer#a P$

3.13+1.17=4.30 KN (ok )

Se supone que el esfuer#o desarrollado en las soldaduras de filete es un esfuer#o

cortante sin importar la dirección de aplicación de la car%a$

Por tanto la formula a utili#ar para el c"lculo de la lon%itud de la soldadura es:

) = P¿

)  :  ,sfuer#o cortante admisi8le en la soldadura$

 P:  /uer#a aplicada$

 L:  Lon%itud de la soldadura$

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 38/40

t =0.707.   : Aar%anta de la soldadura$

.  :  (ncBo lateral de la soldadura$

• Calculo del esfuer#o cortante admisi8le:

) admisible=0.3∗S y

Pero la soldadura a utili#ar es ,4:

S y=70 KSI =482.5 MPa

,ntonces:

) admisible=0.3∗482.5 MPa

) admisible=144.80 MPa=144.80   N mm2

• Calculo de la %ar%anta de la soldadura:

Para este caso utili#aremos para el ancBo de la soldadura un <alor de *mm

-1*mm. por el caso de que el espesor del perfil es de: 0?D1 *$043mm$

t =0.707 . 

t =0.707∗3

t =2.121 mm

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 39/40

• Calculo de la lon%itud de la soldadura:

Para L1:( P= ,1=1.17 KN =1170 N )

 L1= ,

1

) ∗t 

 L1=

  1170

144.80∗2.121

 L1=3.809mm

Por lo tanto una lon%itud acepta8le es de 3mm$

Para L2:( P= ,2=3.13 KN =3130 N )

 L2= ,2

) ∗t 

 L2=  3130

144.80∗

2.121

 L2=10.191 mm

Por lo tanto una lon%itud acepta8le es de 03mm$

∴ Como las lon#"!udes calculadas ace!a*les   L1=5 mm y L2=15mm   son

menores al anc+o del elemen!o donde se sold2= 50.8 mm )

¿ , en!onces

d"c+as lon#"!udes s" son ace!a*les-

7/23/2019 jsol2

http://slidepdf.com/reader/full/jsol2 40/40