UNIVERSIDAD NACIONAL

"SAN LUIS GONZAGA" DE ICA

Facultad Ingenieria Mecánica

y Eléctrica

CURSO:

DISEÑO DE LEMENTOS DE MÁQUINA 1

TEMA: DISEÑO DE PERNOS EN EL ENSAMBLE DE

UN PANEL PUBLICITARIO

DOCENTE: Ing. Eduardo Flores Gutiérrez

INTEGRANTES :

RAQUI ALATA KELVYN HUARCAYA HUSCAMAYTA JAIME JURADO TOLEDO MICHAEL

AULA : VIII ME – 1

ICA – PERÚ

2014

CALCULO DE PERNOS A UTILIZAR EN UN PANEL PUBLICITARIO

Realizaremos los cálculos para seleccionar el diámetro, material, número y la

distribución de los pernos en un panel publicitario

Consideraremos las siguientes dimensiones del panel publicitario:

Se está tomando datos que son las medidas en promedio que tienen los

paneles publicitarios en la ciudad de Ica, también se tomara en cuenta la

velocidad del viento 80 Km/h, siendo esta muy superior a la velocidad máxima

alcanzada por el viento en Ica

EVALUACION DE LAS CARGAS Y ESFUERZOS

En nuestra monografía usaremos esta teoría del ajuste inadecuado con el

criterio del máximo esfuerzo cortante luego entrar a la tabla # 1 para comparar

con el área estándar de pernos de rosca estándar americano

TEORIA DE AJUSTE

(

)

CLASIFICACIÓN DE LA ESTRUCTURA

Clasifica dentro de la estructura TIPO 2 según el Artículo 12.2 del RNE,

“edificaciones cuya esbeltez los hace sensibles a las ráfagas. Para este tipo de

estructura la carga exterior especificada en el Artículo 12.4 se multiplicara por

1.2.

1) DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO

donde:

: velocidad de diseño en la altura h en Km/h

: velocidad de diseño según dato

: altura sobre el terreno en metro

Para un periodo de retorno de 50 años

H=13m entonces tenemos:

2) HALLANDO LA PRESIÓN DEL VIENTO

La carga exterior de presión o succión ejercida por el viento se supondrá estática y perpendicular a la superficie sobre la cual actúa. Se calculara mediante la expresión:

donde:

: presión o succión del viento a una altura h en Kgf/m2

: factor de forma adimensional indicado en la Tabla 4 : Velocidad de diseño a la altura de 13 metros en Km/h

Según tabla del RNE:

C= 1.5 para el viento normal actuando al anuncio

C= -0.7 para el viento paralelo actuando al anuncio

Presión para el viento normal al anuncio

Presión para el viento paralelo al anuncio

(succión)

3) CALCULO DE LA FUERZA DEL VIENTO SOBRE EL ANUNCIO

donde:

: Presion del viento en Kgf/m2

: Area expuesta en m2

: Fuerza del viento en Kgf

Calculo de fuerza del viento normal al anuncio

Kgf=3420.13 lbs

Calculo de la fuerza del viento paralela al anuncio

Kgf= 1596.13 lbs (succión)

4) CALCULO DEL MOMENTO DE VOLTEO SOBRE EL ANUNCIO

La estructura deberá ser diseñada para resistir el momento de volteo

que produce un sismo. El factor de seguridad deberá ser mayor o igual

que 1.5 según el Artículo 21 del RNE.

donde:

: Momento de volteo en Kgf-m

: Fuerza del viento

: Brazo de acción de la fuerza en m

=1.5

Calculo del momento de volteo cuando el viento actúa normal al anuncio

Calculo del momento de volteo cuando el viento actúa paralelo al

anuncio

El panel soportara mayor fuerza y momento cuando la dirección del viento sea

normal al anuncio, entonces tomaremos los datos cuando la dirección sea

normal al anuncio

Considerando la dirección del viento normal al panel publicitario

A Calculando los pernos del ensamble inferior que irán en la base de toda la

estructura

CALCULO DE LOS PERNOS DE UNIONES EMPERNADAS

Considerando = 16 pernos

Calculo del diámetro del permo

Por teoría de ajuste:

Como hemos escogido 16 pernos de anclaje de aproximadamente ¾ de diámetro

(asumido) pero esto está por calcularse todavía.

D=3/4”(asumiendo)

(

)

(

)

Dp=22.5”, pero consideraremos Dp=24” para tener espacio para realizar el ajuste

correspondiente

A.1 Corte directo

Carga de corte directa

Fs = Carga de corte en el perno

F = Carga de corte actuante

np = Número de pernos

/perno

Tracción en los pernos producido por la carga de momento flector

∑

Ft = Carga de tracción en el perno (i)

M = Momento flector actuante

Ci = Distancia entre el eje de pivote y el perno (i).

Cj = Distancia entre el eje de pivote y un perno cualquiera.

Calculo de distancias de los pernos al eje de pivote

28"

28"

24"20"

1

13

9

5

∑

∑

Reemplazando en la ecuación (1)

Calculo del área de cada perno Donde 16 es el número de pernos

Perno crítico es el perno número 9, tenemos:

Sabemos

Siendo:

S

⁄

⁄

⁄

Luego consideraremos pernos recocido y laminado el tipo de rosca whitworth

kf=factor concentrador de esfuerzos (tabla 4)

Ns=factor de seguridad

Entonces:

⁄

⁄

Luego:

Siendo:

Ssd=esfuerzo de diseño al corte

Sd=esfuerzo de diseño

⁄

⁄

Aplicando el criterio de máximo esfuerzo cortante

√ (

)

Como: S =

, despejamos Ab(área del perno)

√

(

)

Luego:

√

(

)

√ (

)

√ (

)

Aplicando el criterio de diseño al corte

donde Sd=St

√(

)

√ (

)

√

( )

………….(3)

√ (

)

Se considera el área mayor

Entonces: Ab= 0.2685

De tabla seleccionamos pernos de ⁄ -11 UNF con Ab=0.226

B CÁLCULO DE LOS PERNOS PARA EL ENSAMBLE SUPERIOR

De los cálculos para los pernos de anclaje lo único que varía es la altura que para este

caso será 1.5m y el número de pernos para este caso será de 12 pernos

Calculando tenemos

Dp= 24”

N=12

Considerando

B1) Corte directo

28

28

20"

1

2

3

46 57

8

9

10 11 12

fs fs fs fs

B2) Tracción debido al momento flector

∑

28

28

20"

28

28

20"

1

2

3

46 57

8

9

10 11 12

ft ft ft ft

ft ft

10”

18”

∑

∑

Reemplazando valores en 4

El perno critico son los pernos 7,8,9,10

Ns=1.5 : Kf=1.4

Sd=52456.43 psi

Aplicando el criterio de máximo esfuerzo cortante

√ (

)

Como: S =

, despejamos Ab(área del perno)

√

(

)

Luego:

√

(

)

√

(

)

√ (

)

Aplicando el criterio de esfuerzo al corte

donde Sd=St

√(

)

√ (

)

√

( )

………….(3)

√ (

)

Se considera el área mayor

Entonces: Ab= 0.067

De tabla seleccionamos pernos de ⁄ UNF con Ab=0.0775

Los 12 pernos de la parte superior con diámetro 3/8” se podría colocar sin

ningún problema pero se coloca del mismo diámetro de la base que es 5/8”

UNF de grado SAE 6

CONCLUSIONES

Para el diseño del panel publicitario se ha calculado y se ha obtenido que usaría 16

pernos de 5/8’’ para la parte inferior (base) del panel publicitario y 12 pernos de 3/8”

para la parte superior del tubo que soporta al panel publicitario; los pernos serán de

material SAE grado 6.

BIBLIOGRAFÍA

Libro: elementos de Maquinas I de M. Salvador G.

Clases de Diseño de elementos de máquinas I del Ing. Eduardo Flores Gutiérrez