Mecanica de Materiales - 7ma.Ed_James

666 CapÍtulo 8 Aplicaciones del esfuerzo plano
8.3.7 Un cilindro lleno de aceite está a presión por la acción
de un émbolo, como se muestra en la figura. El diámetro d
del émbolo es 1.80 m y la fuerza de compresión F es 3500 lb.
El esfuerzo cortante máximo permisible t máx
en la pared del
cilindro es 5500 psi.
¿Cuál es el espesor mínimo permisible t mín
de la pared del
cilindro? (Consulte la figura.)
Cilindro
(c) Determine el esfuerzo de tensión s w
que actúa perpendicular
a las uniones soldadas.
(d) Determine el esfuerzo cortante máximo t h
en los extremos
del tanque.
(e) Determine el esfuerzo cortante máximo t c
en la parte
cilíndrica del tanque.
Costuras soldadas
p
F
Probs. 8.3.7 y 8.3.8
Émbolo
8.3.8 Resuelva el problema anterior si d = 90 mm, F = 42
kN y t perm
= 40 MPa.
8.3.9 Un tubo vertical en un sistema de abastecimiento de agua
(consulte la figura) tiene 12 in de diámetro y 6 in de espesor.
Dos tubos horizontales toman agua del tubo vertical; cada uno
tiene 2 ft de diámetro y 1 in de espesor. Cuando el sistema está
cerrado y el agua llena los tubos pero no se mueve, el esfuerzo
circunferencial en la parte inferior del tubo es de 130 psi.
(a) ¿Cuál es la altura h del agua en el tubo vertical?
(b) Si los fondos de los tubos están a la misma elevación
que el fondo del tubo, ¿cuál es el esfuerzo circunferencial en
los tubos?
Probs. 8.3.10 y 8.3.11
8.3.11 Un tanque cilíndrico con diámetro d = 18 in está sometido
a una presión de gas interna p = 450 psi. El tanque está
construido con secciones de acero que están soldadas circunferencialmente
(consulte la figura). Los extremos del tanque
son hemisféricos. Los esfuerzos de tensión y cortante permisibles
son 8200 psi y 3000 psi, respectivamente. Además, el
esfuerzo de tensión permisible perpendicular a la soldadura
es 6250 psi.
Determine el espesor mínimo requerido t mín
de (a) la parte
cilíndrica del tanque y (b) de los extremos hemisféricos.
*8.3.12 Un tanque presurizado de acero está construido con
una soldadura helicoidal que forma un ángulo a = 55° con el
eje longitudinal (consulte la figura). El tanque tiene radio r =
0.6 m, espesor de pared t = 18 mm y presión interna p = 2.8
MPa. Además, el acero tiene módulo de elasticidad E = 200
GPa y relación de Poisson n = 0.30.
Determine las cantidades siguientes para la parte cilíndrica
del tanque.
(a) Los esfuerzos circunferencial y longitudinal.
(b) Los esfuerzos cortantes máximos en el plano y fuera
del plano.
(c) Las deformaciones circunferencial y longitudinal.
(d) Los esfuerzos normal y cortante que actúan sobre planos
paralelos y perpendiculares a la soldadura (muestre estos
esfuerzos en un elemento de esfuerzo orientado de manera
apropiada).
Prob. 8.3.9
8.3.10 Un tanque cilíndrico con extremos hemisféricos está
construido con secciones de acero soldadas circunferencialmente
(consulte la figura). El diámetro del tanque es 1.25 m, el
espesor de pared es 22 mm y la presión interna es 1750 kPa.
(a) Determine el esfuerzo de tensión máximo s h
en los
extremos del tanque.
(b) Determine el esfuerzo de tensión máximo s c
en la
parte cilíndrica del tanque.
Probs. 8.3.12 y 8.3.13
Soldadura helicoidal
a
*8.3.13 Resuelva el problema anterior para un tanque soldado
con a = 62°, r = 19 in, t = 0.65 in, p = 240 psi, E = 30
× 10 6 psi y n = 0.30.