Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 9 Soldadura, adhesión y diseño de uniones permanentes 477
Figura 9-20
3
8 pulg
6 pulg
3
8
pulg
2 pulg
F = 500 lbf
Cortante primario:
τ = F A = 500(10−3 )
1.06
= 0.472 kpsi
Cortante secundario:
τ
= Mr
I
= 500(10−3 )(6)(1)
0.353
= 8.50 kpsi
La magnitud del cortante τ es la ecuación de Pitágoras
τ =(τ 2 + τ 2 ) 1/2 =(0.472 2 + 8.50 2 ) 1/2 = 8.51 kpsi
Con base en una resistencia mínima y el criterio de energía de distorsión, el factor de seguridad
es
Respuesta
n = S sy
τ
= 0.577(50)
8.51
= 3.39
Como n ≥ n d , es decir, 3.39 ≥ 3.0, el metal de aporte tiene una resistencia satisfactoria.
b) De acuerdo con la tabla A-20, las resistencias mínimas son S ut = 58 kpsi y S y = 32 kpsi.
Entonces,
Respuesta
σ = M
I/c = M
bd 2 /6 = 500(10−3 )6
= 12 kpsi
0.375(2 2 )/6
n = S y
σ = 32
12 = 2.67
Como n < n d , es decir, 2.67 < 3.0, la unión no es satisfactoria respecto de la resistencia de
la unión.
c) De acuerdo con el inciso a), τ = 8.51 kpsi. En la tabla 9-6 se proporciona el esfuerzo
cortante permisible para un electrodo E6010, τ perm = 18 kpsi. Como τ < τ perm , la soldadura
resulta satisfactoria. Como el código ya contiene un factor de diseño de 0.577(50)/18 = 1.6,
incluido en la igualdad, el factor de seguridad correspondiente al inciso a) es
Respuesta n = 1.6 18
8.51 = 3.38
el cual es consistente.