diseño de panel publicitario
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calculo y seleccion de pernos a utilizar en un panel publicitario en icaTRANSCRIPT
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