Colecci%c3%b3n Problemas Examen 2005-2007

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bpqor`qro^p=jbqif`^p=f~=q~==l~=m~=

f~=d~=

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=E^plF=j~~=j=j~=E^plF=


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moildl==

Lapresentepublicacinrecogealgunosdelosejerciciosdeexmenes

realizados entre los cursos 2005/06 y 2006/07, correspondientes a la

asignaturaEstructurasMetlicasde las titulacionesde IngenieraTcnica

deObrasPblicaseIngenieraGeolgica.

Enellaserecogenalgunosdelosproblemasdeexamenresueltoscon

la normativa NBE EA95, ya derogada por el vigente Cdigo Tcnico de la

Edificacindesdemarzode2006.

Lassolucionesplanteadasnotienenporqusernicas,por loqueal

revisarlas,debistenerlasuficientevisindeconjuntoparaentenderqueen

estructuras,porlogeneral,2+2notienenporqusersiempre4,yaquehay

muchoscaminosparallegaraunasolucinaceptable.

Esperoqueestarecopilacinseadeprovechocomomaterialdeapoyo

para preparar la asignatura a todos vosotros. As mismo, aprovecho para

pedirosque siencontrisalgunaerrataen lassolucionesplanteadasme lo

hagis

saber

para

corregirlo

en

futuras

ediciones.

Alicante,a1deabrilde2008

LuisBanBlzquezProfesorResponsabledelaasignatura


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ESTRUCTURAS METLICAS

3 INGENIERA TCNICA DE OBRAS PBLICAS

EXAMEN FINAL. CONVOCATORIA JUNIO 2006

SEGUNDA PARTE: PROBLEMA N 1 (40% NOTA FINAL)

La siguiente figura representa el modelo de

poste de sustentacin de catenaria tipo XR

para una nueva lnea ferroviaria, compuesto

por perfiles UPN empresillados en cajn, en

acero A42b. Dicho poste permite el

movimiento libre en su parte superior en

cualquier direccin.

Se pide:

(a) Determinar el mnimo perfil UPN a disponer por criterios de esbeltez

(b) Hallar la separacin d entre caras exteriores de los perfiles UPN para que la pieza

resista la solicitacin prevista P* = 5.000 kp

(c) Determinar qu perfil de la serie HEB podra emplearse en lugar del soporte

empresillado anterior. Sera ms eficiente estructuralmente que el perfil compuesto?

(d) Dimensionar las presillas a emplear, tomando como espesor de las mismas un valor

de e = 4 mm.

(e) Dimensionar en planta la placa de anclaje, indicando el nmero de tornillos T24 a

disponer en ella, considerando un hormign HA-20 en zapatas y una relacin K = 0,5

Tiempo: 75 minutos


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EXAMEN FINAL. CONVOCATORIA JUNIO 2006

TERCERA PARTE: PROBLEMA N2 (40% NOTA FINAL)

El juez que instruye el caso del naufragio del

Bass Britain le remite los detalles de la quilla del velero

y le pide su opinin sobre porqu fall la misma.

La quilla est formada por una estructura hueca

de chapa de acero rigidizada, que aloja el lastre de

12000 Kg de plomo en su mitad inferior. El forro de

chapa se une mediante soldadura de ngulo a otra chapa frontal que a su vez se atornilla a la

estructura del fondo del casco de la embarcacin.

Desprecie el peso propio de la estructura de acero frente al plomo y no considere

tensiones tangenciales en las comprobaciones a flexin, pero si en soldaduras y tornillos.

Tiempo: 75 minutos


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40 m

25 mm

20 mm

25 mm

1500mm

500 mm

a= 6 mm

ESTRUCTURAS METLICAS3 INGENIERA TCNICA DE OBRAS PBLICAS

EXAMEN FINAL. CONVOCATORIA SEPTIEMBRE 2006

SEGUNDA PARTE: PROBLEMA N 1 (40% NOTA FINAL)

Como Ingeniero Director de la obra consistente en una pasarela metlica de 40 m. luz sobre la

autova A-30, tiene la responsabilidad de asegurarse de que el dimensionamiento de su estructura

es correcto. Dicha estructura est construida con vigas de chapa (Acero A-42b), tal y como se

indica en las figuras adjuntas, prevista para una sobrecarga variable de valor 1,0 T/m (sin

ponderar).

No considere el peso propio.

Se pide que compruebe y en su caso, corrija definiendo analtica y grficamente:

(a) Las configuracin general de la viga: resistencia a cargas, flechas mximas

(b) Elementos constitutivos de la viga: alas y alma, puntos singulares

(c) Soldadura alas-alma

PS: Las vigas ya estn fabricadas, por lo que lo nico que puede hacercomo director de obra es

aadirelementos para garantizar su correcto funcionamiento estructural.

Tiempo: 50 minutos


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EXAMEN FINAL. CONVOCATORIA SEPTIEMBRE 2006

TERCERA PARTE: PROBLEMA N2 (40% NOTA FINAL)

El mstil de antena representado en la figura est formado por un tubo de acero apoyado

en la base y sujeto en coronacin por tres tirantes, dispuestos equidistantes en una circunferencia

de dimetro 6.0 metros.

El apoyo en la base se realiza sobre un gato mediante una rtula esfrica, de forma quees posible introducir una pretensin en el sistema.

Cul es la mxima carga que se puede aplicar con el gato?

Cul ser la mxima altura posible del mstil si conservamos el ngulo de loscables?

NOTAS: Acero A-42b y 4D.

La carga del gato se considera SCU

Cualquier elemento no definido se supone de resistencia suficiente

Tiempo: 50 minutos


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EXAMEN FINAL. CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA DICIEMBRE 2006

SEGUNDA PARTE: PROBLEMA N 1

En la estructura de la figura, donde se ha empleado acero A-42, se pide:

1. Calcular la mxima carga P1* que es capaz de soportar la estructura

2. Dimensionar el tubo de soporte para dicha carga P1*

3. El acero se cambia por A-52 y se gira 45 el soporte, manteniendo su seccin. Qu

carga mxima P2* puede resistir ahora la estructura?

NOTAS: Suponer que la articulacin est a nivel de eje de la viga

El soporte deber ser situado en la posicin ms conveniente para la estructura

Considerar secciones crticas el arranque del voladizo y el centro de vano

No hay limitacin mxima de flecha

Tiempo: 50 minutosValor: 40% nota final


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EXAMEN FINAL. CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA DICIEMBRE 2006

TERCERA PARTE: PROBLEMA N2

Se desea disear uno de los nudos de una celosa de acero A-42b, uniendo un cordn inferior

(IPE-270) con dos diagonales a 45 formadas cada una por dos angulares L.60.6, sobre los que

actan unos esfuerzos axiles de N*1 = 25 T. y N*2 = -10 T. El nudo se resuelve con una cartela,

materializada en un perfil en T, de espesor a determinar.

N*1

N*2

45

45

IPE-270

Detalle cartela 3D

Se pide:

(a) Dimensionar y representar grficamente las uniones necesarias en el nudo empleandotornillos TC16, A4t

(b) Dimensionar y representar grficamente las uniones necesarias en el nudo empleando

cordones laterales de soldadura a=5 mm(c) Determinar el espesore de la cartela para cada uno de los dos casos anteriores

Tiempo: 60 minutosValor: 40% nota final


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6302 ESTRUCTURAS METLICASPARTE: 2 de 3 EJERCICIO PRCTICO 1

Convocatoria: Junio 2007 Fecha: 12.06.2007 Modalidad: CTE/EA

Curso: 2006-2007 Tiempo: 60 min Valor:30/80

Se permite el uso de calculadora programable y todo tipo de material bibliogrfico auxiliar.Debern justificarse suficientemente los resultados obtenidos.

Usted es el Jefe de Obra de una estacin subterrnea de metro, construida mediante

muros pantalla perimetrales. Para asegurar su estabilidad durante la fase de construccin, se

opta por disponer de unos puntales metlicos, cuyo esquema estructural se adjunta en la

figura.

Si la separacin longitudinal entre puntales es de 6 m. y se emplea acero S-275

( A-42b), se pide que determine:

(a) El perfil HEB ms adecuado para su uso como puntal

(b) El perfil integrado por 2 UPN en cajn cerrado ms indicado para su uso como puntal

(c) De los dos anteriores, discuta cul sera el ms idneo desde el punto de vista de la

eficiencia estructural y explique en qu se basa para efectuar tal afirmacin.

Represntelos en el diagrama fy

K( )(d) Dimensionar los 6 pernos de anclaje de acero tipo 5.6 ( A5t) en cada una de las

placas de 400x300x10 mm. (nicamente indicar su dimetro)

NOTA:Acciones en la figura sin mayorar. Accin fsobre el puntal: empuje de tierras. Cotas en metros.

45

f= 50 kN/m.l.

Muropantalla

Losa

Puntal metlico

5,00 m.

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6302 ESTRUCTURAS METLICAS

PARTE: 3 de 3 EJERCICIO PRCTICO 2

Convocatoria: Junio 2007 Fecha: 12.06.2007 Modalidad: CTE/EA

Curso: 2006-2007 Tiempo: 60 min Valor:30/80


En la estructura de la figura (IPE-400), se pide calcular la carga mxima que es capaz de

soportar, considerando que:

El flector es soportado por las alas y el cortante por las almas.

La naturaleza de la carga es SCU.

A efectos de pandeo lateral, se aplicar la longitud real, sin considerar el punto deataque de la carga como arriostrado

La flecha en el extremo del voladizo no puede superar L/300

No puede darse abolladura y el alma puede soportar la carga sin necesidad derigidizadores

Acero A-42 / S-275

Cotas de soldadura en cm.

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Convocatoria: Septiembre 2007 Fecha: 15.09.2007 Modalidad: CTECurso: 2006-2007 Tiempo: 60 min Valor:30/80


En una obra en la que forma parte del equipo de Direccin Tcnica, debe disear unos

puntales provisionales metlicos para soportar una accin vertical debida al peso propio de un

elemento de hormign a ejecutar.

Dispone para ello de perfiles de acero S-275 de las series HEB, IPE y tubulares (perfil

hueco circular conformado en fro). Si el elemento a hormigonar es una losa maciza armada de 40

cm. de canto (c = 25 kN/m), y la altura de los puntales es de 6 m., se pide que defina:

(a) La solicitacin de clculo que recibir el puntal para una separacin entre puntales

de 1,5 m. en las dos direcciones ortogonales.

(b) Justificar numricamente qu serie de perfiles se adaptar mejor a las exigencias

mecnicas y de estabilidad impuestas al puntal.

(c) De dicha serie, definir el perfil concreto a emplear como puntal.

(d) En una fase posterior de ejecucin, los puntales deben resistir el 40% del peso

propio, ms una sobrecarga de uso aadida de 3 kN/m. Si se desea clarear (retirar)

puntales, qu porcentaje mximo de los mismos se podr eliminar?

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Convocatoria: Septiembre 2007 Fecha: 15.09.2007 Modalidad: CTECurso: 2006-2007 Tiempo: 60 min Valor:30/80


En la estructura de la figura, donde se ha empleado acero S-275, se pide:

1. Calcular la mxima carga P1,Ed que es capaz de soportar la viga.

2. Si se pudiese disponer una viga sin limitacin de resistencia, y manteniendo la

posicin del soporte, cul sera la mxima carga P2,Ed que podra soportar la

estructura?

3. Si para la carga P2,Ed obtenida, se modifica el tipo de acero del soporte a S-355,

manteniendo su seccin. Cul es el mximo ngulo que podemos girar el soporte

si se desprecian los axiles en la viga?

NOTAS: Suponer que la articulacin est a nivel de eje de la viga

El soporte deber ser situado en la posicin ms conveniente para la estructura

Considerar como secciones crticas el arranque del voladizo y el centro de vano

No hay limitacin mxima de flecha

Considerar necesariamente que los perfiles son Clase 3

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6302 ESTRUCTURASMETLICAS

PARTE:

2

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3

EJERCICIO

PRCTICO

1

Convocatoria:Diciembre2007 Fecha:30.11.2007 Modalidad:0

Curso:20072008 Tiempo:45min Valor:30/80

Sepermiteelusodecalculadoraprogramableytodotipodematerialbibliogrficoauxiliar.

Debernjustificarsesuficientementelosresultadosobtenidos.

CalcularlamximacargarepartidavariableQ(expresarelvalorcaracterstico)queescapazde

soportarlaestructuradelafigura.Cualquierelementonodefinidosesuponederesistenciasuficiente.

Datos

para

el

clculo:

Acero:S275JR

Flechamxima:EI

qLf

384

54

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6302 ESTRUCTURASMETLICAS

PARTE:

3

de

3

EJERCICIO

PRCTICO

2

Convocatoria:Diciembre2007 Fecha:30.11.2007 Modalidad:0

Curso:20072008 Tiempo:75min Valor:30/80

Sepermiteelusodecalculadoraprogramableytodotipodematerialbibliogrficoauxiliar.

Debernjustificarsesuficientementelosresultadosobtenidos.

Lacelosadeunpabellnpolideportivopresentaelesquemageomtricoydecargasdelafigura

adjunta. El cordn superior est arriostrado lateralmente en su punto medio, donde se aplica la

sobrecargaP.

Si se desea emplear una estructura tubular para su diseo, formada por perfiles de seccin

circular,sepide:

(a) Dimensionarloscordonessuperioreinferior,empleandoelmismoperfilparaambos

(b) Dimensionarlosmontantes

(c) Dimensionarlasdiagonales

(d) Representargrficamenteunesquemadelaestructuraconlosperfilesasignados

Datos:

AceroS275JR

NoverificarE.L.deDeformaciones

Valorescaractersticosdelascargas

4m

3m

P=100kN

=


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