resistencia de materiales - deformacion simple - problemas resueltos

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RESISTENCIA DE MATERIALES DEFORMACION SIMPLE – PROBLEMAS RESUELTOS ING. WILLIAM LOPEZ 1

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Page 1: RESISTENCIA DE MATERIALES - DEFORMACION SIMPLE - PROBLEMAS RESUELTOS

RESISTENCIA DE MATERIALES

DEFORMACION SIMPLE – PROBLEMAS RESUELTOS

ING. WILLIAM LOPEZ

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RESISTENCIA DE MATERIALESDEFORMACIÓN SIMPLE – PROBLEMAS RESUELTOS

Ejercicio Resuelto N° 1: Determinar el alargamiento producido por una fuerza de 100 kN aplicada a una barra plana de 20 mm de espesor y un ancho que varia gradual y linealmente desde 20 mm hasta 40 mm en una longitud de 10 metros, tal como se muestra en la figura. Suponga E= 200x109 N/m2.

Ver la Figura Ilustrativa.

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60 mm20 mm

10 metros

P= 100 kN

P= 100 kN

20 mm de espesor

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Solución del Problema propuesto N° 1: El área de sección transversal de la barra no es

constante por lo que se hace necesario determinar una expresión que me permita hallar la relación entre la longitud y el ancho de la barra por lo que;

Se toma (Ver figura) un punto distante “x” y donde el ancho será “y” para así poder plantear la siguiente ecuación:

(y – 20)/x = (60 – 20)/ 10 y obtenemos y = 4x + 20

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60 mm20 mm

10 metros

P= 100 kN

P= 100 kN

x metrosy

20 mm de espesor

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Solución del Problema propuesto N° 1: El espesor es de 20 mm y como es sección plana

el área viene dada por: Área = 20 mm x 2y = 20x(4x + 20)x2 y

obtenemos Área = 160x + 800 Si aplicamos la ecuación de deformación y/o

alargamiento δ = P*L/A*E por lo que en una longitud diferencial dx

vendría dado por

dδ = P* dx/A*E = 100kNx 1000 Kg * dx/ (160x + 800)*1kN* (200 N/m2)*10-6

Si integramos nos queda entonces que δ = 3.44 mm

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Ejercicio Resuelto N° 2: Dos (02) Barras de Acero soportan una carga “P” de 30 kN. La sección de la Barra AB es de 300 mm2 y la de la sección BC es de terminar el alargamiento producido por una fuerza de 500 mm2. Suponga E= 200 GPa. Determinar el desplazamiento vertical y horizontal en el Punto “B”

Ver la Figura Ilustrativa.

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3 metros

4 metros

5 metros

P= 30 kN

A

B C

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Solución del Problema propuesto N° 2: Se procede a calcular las fuerzas que genera la

carga aplicada en el nodo “B” en las barras AB y BC: Procedemos a realizar el DCL

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RBA

RBC

P= 30.000 kg

NODO “B”α

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Solución del Problema propuesto N° 2: Se procede a calcular los valores que se

producen por el ángulo: sen α = 3/5 y cos α = 4/5; luego aplicamos los

sistemas de ecuaciones de equilibrio estático ΣFH = 0; RBAxcos α – RBC = 0;

ΣFV = 0; RBAxsenα = 30.000 kg; de donde

RBA = 30.000 kg*5/3 = 50.000 kg.

sustituyendo 50.000 kg x 4/5 = RBC => RBC = 40.000 kg

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Solución del Problema propuesto N° 2: Si aplicamos la expresión para deformación

donde δ = PxL/AxE: nos queda que δBA= 50.000 kg x 5000 mm/ (300 x 10-6)x (200x109)=>

δBA= 4.17 mm; y

δBC = 40.000 kg x 4000 mm/ (500x10-6)x(200x109)=>

δBC = 1.6 mm

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RESISTENCIA DE MATERIALESDEFORMACIÓN SIMPLE BIBLIOGRAFIA: Norma Venezolana COVENIN 1618-82:

Estructuras de Acero para Edificaciones, Proyectos, fabricación y construcción.

“Specification for the Design, Fabrication and Erection of Structural Steel for Buildings” del American Institute of Steel Construction (AISC).

“Strength of Materials” (Resistencia de Materiales) de Ferdinand L. Singer.

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