EXAMEN ESPECIALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD: Ingeniería EAP : Ingeniería Civil

ESTRUCTURAS ESPECIALES Exámen Unidad I

EXÁMEN DE ESTRUCTURAS ESPECIALES UNIDAD I Nombre: Verdeguer Cilloniz Eduardo Código: 0200613050 Problema 1 Para la torre de antena: a) Determ Determina inarr las acci accione oness del vien viento to si: 1) Velocida Velocidadd básica básica del viento viento 120 120 Km/h. Km/h. 2) Área expu expuesta esta en cada cada cara: cara: 15% 15% del área sólida. sólida. 3) Fact Factor or de form forma: a: C d d =2.8 =2.8 b) Peso de la torre: torre: 100 Kg/m a lo largo de la altura. c) An Anal aliz izar ar y dete determ rmin inar ar los los esfu esfuer erzo zoss fact factor oriz izad ados os máxi máximo moss de trac tracci ción ón y compresión en cada barra. d) Dibujar Dibujar un esque esquema ma con los esfuerz esfuerzos os factoriza factorizados. dos.

Solución: Ing. Gumercindo Flores R.

1



a) Calculando la presión que el viento ejerce sobre la torre. Cálculo de la Presión Dinámica Vviento=120 Kg/h q

=

0.005v

2

(Kg/m2)

→

q

=

72

Kg/m2

Cálculo de Presiones C d= 2.8

→

P = C d (q)

→

P = 2.8(72) = 201.6

Kg/m2

Pero como dato del problema, me dice que solo está expuesto el 15% del área sólida, entonces tenemos que:  15  = 30.24 P = 201.6   100 

Kg/m2

b) Calculando los Pesos Propios de la Torre, teniendo como dato 100 Kg/m a lo largo de la altura. Para 3m de altura tenemos que el peso es: (3)(100)=300 Kg Para 6m de altura tenemos que el peso es: (6)(100)=600 Kg Distribuyendo este peso para cada altura tenemos: 300  = 0.010 =    T/m2  30.25 * 1000   600  = 0.030  Para 9m, CM =  T/m2 20 . 25 * 1000    600  = 0.049  Para 15m, CM =  T/m2  12.25 * 1000   600  = 0.096  Para 21m, CM =  T/m2  6.25 * 1000   600  = 0.150  Para 27m, CM =  T/m2  4 * 1000   300  = 0.075  Para 30m, CM =  T/m2  4 * 1000 

Para 3m,

CM

Problema 2 P que resisten los ángulos dobles indicados en la figura. Determinar φ n

Ing. Gumercindo Flores R.

2



Solución: Para la solución de este problema haremos uso de las siguientes fórmulas: U =1 −

x L

Resistencia de Diseño del Bloque de Corte -

Fractura de Tracción + Fluencia de Corte φ P bc = 0.75 F U Ant + 0.6 F y Avg

-

Fractura de Corte + Fluencia de Tracción P bc φ

=

0.75 0.6 F U Ans

F y Atg

+

Donde: Avg =Área total en Corte = (b)(t)

 − 2.1 ( d + h )    2 Atg =Área total en Tracción = (s)(t)  1  Ant =Área neta en Tracción = t  s − ( d + h )   2  φ t = f t = 0.75 Factor de resistencia. h=1/16”=0.16 cm. Ans=Área neta en Corte=

Para el cálculo de -

φ P n

t b

tenemos que:

Por Fluencia φ t P nf

φ t F y A g

=


φ t

=

=

0.90

3


-


Por Fractura φ t P nr = φ t F U Ae = φ t = 0.75

Calculo de U para hallar Ac

=

(

U An

) ; U = 1 − x = 1 − 2.5 = 0.67 L

7.5

Calculo de Corte de los Bloques b=12.5 cm s=4.4 cm t =0.635 cm d =1.59 cm h=0.16 cm 2 F U= 4.08 T/cm

; F y=2.53 T/cm2

Entonces tenemos t f

=

0.16 cm

= (12.5)( 0.635) = 7.94 cm2 2.1  (1.59 + 0.16)  = 6.77 cm2 Ans = 0.63512.5 − 2   2 Atg = ( 4.4)( 0.635) = 2.79 cm 1   Ant = 0.6354.4 − (1.59 + 0.16)  = 2.24 cm2 2   φ t = f t = 0.75 Avg

-

Fractura de Tracción + Fluencia de Corte φ P bc = 0.75( 4.08 * 2.24 + 0.6 * 2.53 * 7.94) = 15.89( 2 ) = 31.79 Tn

-

Fractura de Corte + Fluencia de Tracción φ P bc = 0.75( 0.6 * 4.08 * 6.77 + 2.53 * 2.79) = 17.72( 2) = 35.45 Tn

Calculo de los Esfuerzos

-

Por Fluencia; φ t φ t P nf

-

=

φ t A g F y

Por Fractura; φ t P nf

=

φ t

=

0.90 ; A g

=

2( 4.4)( 0.635)

=

5.59 →

12.73

=

= 0.75 ;

φ t AeUF U

=

Ae

3.63

= 2( 4.4)( 0.635) − 2(1.59 + 2 * 0.16) = 1.77 Tn

Tn

Problema 3 Seleccionar sección tubular para el tirante, formado por 2L s soldados entre sí. Cargas de servicio: W D=3 Tn/m; WL=5 Tn/m No considerar conexiones en este caso.


4



Solución: Para la solución de este problema hallaremos mediante programas de estructuras los diagramas de fuerzas Axiales, Cortantes y Momento Flector. Diagrama de Fuerza Axial

26.76

0.63

Diagrama de Fuerza Cortante


5



0.63

26.67

4 4 . 1 7

Diagrama de Momento Flector 0.56

53.66

-

2 8 . 8 6

-1.14

Problema 4 Ing. Gumercindo Flores R.

6



Seleccionar los miembros en tracción de la armadura del volado mostrada en la figura. Los perfiles serán L s dobles de acero A36. Método AISC-LRFD. No hay desplazamientos de nudos en Z. Cargas de servicio: P d=2 Tn; Pl=3 Tn

Solución: Analizaremos la armadura en base a sus diagramas correspondientes, apoyándonos una vez más en programas de estructurales, para obtener los diagramas correspondientes al Método AISC-LRFD. Diagrama de Fuerza Axial Para Carga Muerta D

Línea Roja = Compresión Línea Azul = Tracción Diagrama de Fuerza Axial Para Carga Viva L


7



Diagrama de Fuerza Axial Para 1.4D

Diagrama de Fuerza Axial Para 1.2D+1.6L


8



Diagrama de Fuerza Axial Para 1.2D+0.5L


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