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MECANICA Y RESISTENCIA
DE MATERIALES
Ing. Edwin Cuadros Camposano
UNIDAD 2: ANALISIS DE ESTRUCTURAS
HORARIO
Armazones y Máquinas
4:10 a 4:55 Clase de armazones.
4:55 a 5:40 Clase de Armazones.
5:40 a 6:00 Breack
6:00 a 6:45 Entrega del trabajo y exposición 3 alumnos.
6:45 a 7:50 Clase de Máquinas
7:50 a 9:00 Resolución de ejercicios, en grupos de 2.
Compromiso del alumno:
1. Llegar temprano.
2. Revisar las diapositivas de la clase.
3. Leer libro de consulta, Beer/Johnston
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REPASO:
1. Dos tipos de apoyo en estructuras.
Articulación Apoyo Simple o movil Empotramiento Apoyo Fijo Apoyo Fijo
REPASO:
2. Condiciones de equilibrio.
Suma de fuerzas (
Σ
F) será cero:
Suma de momentos (
Σ
M) será cero:
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ANÁLISIS DE ARMADURAS SIMPLES:• El análisis o diseño de una armadura, involucra el cálculo de la fuerza que actúa en cada uno de sus miembros o elementos.
• Si la fuerza tiende a alargar las fibras del elemento, es una fuerza de tensión (T), y si tiende a acortarlo, es una fuerza de
compresión(C).
REPASO:
ARMADURA
Compuesto por elementos que solo resisten tracción y
compresión. Las uniones son articulaciones sin
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OBJETIVO
El objetivo del análisis estructural en armazones y
máquinas
ARMADURAS
ARMAZONES
MÁQUINAS
ARMAZONES Y MAQUINAS
Los armazones y las máquinas son estructuras
conectados mediante pasadores sometidos a más de dos
fuerzas.
Los armazones se usan para soportar cargas.
Las máquinas contienen partes móviles y están diseñadas
para transmitir y modificar el efecto de las fuerzas.
Una vez obtenidas las fuerzas en las uniones, es posible
diseñar el tamaño de los elementos, conexiones y soportes
al aplicar la teoría de la mecánica de materiales.
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ARMAZÓN
Tomado de Beer/Johnston
Armazones: Contiene al menos un elemento sobre el
cual actúan 3 o mas fuerzas.
EJEMPLO 1
Para el armazón, trace el diagrama de cuerpo libre de
(a)
cada elemento,
(b)
el pasador situado en B
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EJEMPLO 1
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ARMAZONES
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MAQUINAS
Sistema que contiene partes móviles diseñadas para
transmitir y modificar fuerzas.
El principal objetivo es transformar
fuerzas de entrada
en
fuerzas de salida
EJEMPLO 1
En la banda transportadora se mantiene una tensión constante con el dispositivo que se muestra en la figura. Trace los diagramas de cuerpo libre del bastidor y del cilindro que rodea la banda. El bloque
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EJEMPLO 1
En la banda transportadora se mantiene una tensión constante con el dispositivo que se muestra en la figura. Trace los diagramas de cuerpo libre del bastidor y del cilindro que rodea la banda. El bloque
suspendido tiene un peso de W.
W
EJEMPLO 1
En la banda transportadora se mantiene una tensión constante con el dispositivo que se muestra en la figura. Trace los diagramas de cuerpo libre del bastidor y del cilindro que rodea la banda. El bloque
suspendido tiene un peso de W.
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EJEMPLO 2
La pala de la excavadora contiene una carga de tierra de 500 kg, con un centro de masa en G. Calcule las fuerzas desarrolladas en los cilindros hidráulicos IJ y BC debido a esta carga.
EJEMPLO 3
Trace los diagramas de cuerpo libre del cucharón y del pescante vertical de la retroexcavadora que se muestra en la fotografía, figura. El cucharón y su contenido tienen un peso W. Ignore el peso de los elementos.
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EJEMPLO 3
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EJEMPLO 3
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TRABAJO FINAL DEL CURSO
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TRABAJO FINAL DEL CURSO
DCL Fuerzas internas Esfuerzos Deformaciones Flexión Torsión
EJEMPLO 4
El hombre de 75 kg que se muestra en la figura intenta levantar una viga uniforme (40 kg) desde el soporte de rodillo en B. Determine la tensión desarrollada en el cable unido a B y la reacción normal del hombre sobre la viga cuando esto está a punto de ocurrir.
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EJEMPLO 4
x 9.81 N
EJERCICIO 1
Tomado de Beer/Johnston Determine la fuerza que actúa sobre el elemento BD y la componente de la
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EJERCICIO 2
Tomado de Beer/Johnston Determine los componentes de todas las fuerzas que actúan sobre el elemento
ABCD del ensamble que se muestra en la figura.
EJERCICIO 3
Tomado de Beer/Johnston Determine la fuerza que actúa sobre el elemento BD y la componente de la
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EJERCICIO 4
Tomado de Beer/Johnston Determine los componentes de todas la fuerzas que actúan sobre el elemento
ABD del marco que se muestra en la figura.
EJERCICIO 5
Tomado de Beer/Johnston Determine los componentes de las reacciones en A y E si se aplica una fuerza de
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EJERCICIO 6
Tomado de Beer/Johnston Determine todas las fuerzas ejercidas sobre el elemento AI si el marco se carga
con una fuerza de 40 lb dirigida horizontalmente hacia la derecha y se aplica a) en el punto D y b) en el punto E
EJERCICIO 7
Tomado de Beer/Johnston Un tubo de 3 pies de diámetro se sostiene cada 16 fts mediante un marco
pequeño como el que se muestra en la figura. Si se sabe que el peso combinado del tubo y su contenido es de 500 lb/fts y se suponen superficies sin fricción, determine las componentes a) de la reacción en E y b) de la fuerza ejercida en C sobre el elemento CDE.
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EJERCICIO 8
Tomado de Beer/Johnston La cabina y la unidad motriz de la retroexcavadora que se muestra en la figura
está conectada mediante un perno vertical localizado 2m detrás de las ruedas de la cabina, y la distancia desde C hasta D es de 1m . El centro de gravedad de la unidad motriz de 300 kN está localizado en G m mientras que los centros de gravedad de la cabina de 100 kN y la carga de 75 kN se localizan,
respectivamente, en G c y Gl . Si se sabe que el tractor esta en reposo sin
aplicar sus frenos, a) las reacciones en cada una de las cuatro ruedas y b) las fuerzas ejercidas sobre la unidad motriz en C y D.
EJERCICIO 9
Tomado de Beer/Johnston El movimiento del cubo de la retroexcavadora que se muestra en la figura se
controla mediante los cilindros hidráulicos AD, CG y EF. Debido a un intento por sacar de su posición una porción de losa, se ejerce una fuerza P de 2 kips sobre los dientes del cubo en J. Si se sabe que 0=45°, determine la fuerza ejercida por cada cilindro.
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EJERCICIO 10
Tomado de Beer/Johnston Determine la magnitud de las fuerzas de apriete ejercidas sobre la tuerca a lo
largo de la línea aa cuando se aplican dos fuerzas de 50 lb sobre los mangos, como se muestra en la figura. Suponga que los pernos A y D se deslizan libremente en las ranuras de las mandíbulas.
EJERCICIO 11
Tomado de Beer/Johnston Con el brazo de extensión telescópica ABC se levanta una plataforma para
trabajadores de la construcción. La masa conjunta de los trabajadores y de la plataforma es de 200 kg y su centro de gravedad compuesto se localiza directamente por encima de C. Para la posición en la cual
0 = - 20°0 = 20°, determine a) la fuerza ejercida en B por el cilindro hidráulico simple BD y b) la fuerza ejercida sobre el soporte del sistema en A.
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EJERCICIO 12
Tomado de Beer/Johnston Al usar las pinzas cortadoras para pernos que se muestran en la figura, un
trabajador aplica dos fuerzas de 300 N sobre sus mangos. Determine la magnitud de las fuerzas ejercidas por las pinzas cortadoras sobre el perno.
EJERCICIO 13
El cucharón de la retroexcavadora y su contenido tienen un peso de 1200 lb y centro de gravedad en G.
Determine las fuerzas del cilindro hidráulico AB y en los eslabones AC y AD para mantener la carga en la posición mostrada. El cucharón se conecta mediante un pasador ubicado en E.
