Examen Final de Diseño Estructural

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD DE PIURA 
FACULTAD DE INGENIERÍA Fecha: Viernes, 02 de julio de 2021 
CURSO: DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO Y 
ALBAÑILERIA 
Hora: 4:30 pm 
EXAMEN FINAL Duración: 2 h 15 min 
Nombre:________________________________________ Sección:______ 
 
 
El tiempo de desarrollo del examen es de 2 horas. Sin embargo, se consideran 15 
minutos adicionales para que el alumno suba el archivo con extensión pdf del desarrollo 
del examen a la plataforma UdeP Virtual. 
 
Se debe tener en cuenta que el desarrollo del examen es un escrito a mano. No se aceptan 
textos y dibujos realizados por computador o de libros. 
 
El archivo de desarrollo debe incluir todas sus operaciones con expresiones numéricas. 
No se considera puntaje a las respuestas sin ninguna justificación ni sustento de cálculo. 
 
Atención de consultas: 
 
https://udep.zoom.us/j/91230352516?pwd=cVNybWtTaGJvdVF5dVZpTTVCRmJHZz09 
Código de acceso: 827449 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura #1: Sección original Figura #2: Sección original reforzada 
con dos planchas de 10 mm de espesor
150 mm
150 mm
10 mm 10 mm
250 mm
15 mm
15 mm
dd
10 mm 10 mm
PREGUNTA Nº 1 (6.5 ptos.): 
Un miembro estructural sometido a compresión axial, tiene una longitud de 8 m, y su sección 
transversal está compuesta por dos perfiles canales, tal como se muestra en la Figura #1. 
Debido a una mayor exigencia de cargas actuantes, se desea incrementar en un 40% la 
resistencia de este miembro. Para esto, se piensa reforzar la sección transversal original del 
miembro con dos planchas de acero de 10 mm de espesor, tal como se indica en la Figura #2. 
Si se sabe que el miembro estructural está empotrado en un extremo, y articulado en el otro 
extremo, y el acero empleado es A36, se pide: 
 
a) Determinar la resistencia a compresión axial del miembro estructural original. (3 
puntos). 
b) Determinar el ancho mínimo d de las planchas de acero, de tal manera que el miembro 
reforzado tenga una resistencia mayor en un 40% a la resistencia obtenida en el 
apartado a). (2.5 puntos). 
c) Con el resultado del apartado b), determinar la relación de esbeltez en las dos 
direcciones principales del miembro reforzado. (1 punto). 
 
 
Datos del acero A36: 
Esfuerzo de fluencia = 2 530 kg/cm2 
Esfuerzo último = 4 200 kg/cm2 
Módulo de elasticidad = 2 100 000 kg/cm2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PREGUNTA Nº 2 (5 ptos.): 
Un miembro estructural, compuesto por un perfil metálico, está sometido a tracción axial. La 
conexión en cada extremo del miembro, se realiza con tornillos de 5/8 pulg de diámetro, con 
el arreglo escalonado mostrado en la figura. El miembro estructural es de acero A529. 
Determine en el miembro estructural: 
a) El área neta efectiva en la zona de conexión. (2 puntos) 
b) La resistencia del bloque de corte. (2 puntos). 
c) La resistencia de diseño a tracción axial. (1 punto). 
L L
0.20 m 0.20 m 0.20 m
3.00 m
 
Datos del acero A529 
Módulo de elasticidad = 29500 ksi 
Esfuerzo de fluencia = 42 ksi 
Esfuerzo último = 60 ksi 
 
 
 
 
PREGUNTA Nº 3 (4.5 ptos.): 
 
En la Figura se muestra una porción de un cerco de 3.00 m de altura que se piensa construir 
en la ciudad de Piura en un suelo tipo S3 (S=1.1). El espesor efectivo del muro es de 20 cm, y 
los elementos de arriostres verticales de concreto armado (columnas) tienen una sección 
cuadrada de 20X20 cm. El esfuerzo admisible a tracción por flexión de la albañilería es de 1.5 
kg/cm2, el peso unitario de la albañilería es de 1800 kg/m3. Asumiendo que el valor del 
coeficiente sísmico C1 es igual a 0.6, se pide determinar, ante la acción de cargas ortogonales 
al plano del muro: 
a) La máxima longitud L del paño de albañilería. (2.5 puntos). 
b) El momento de diseño para los elementos verticales de arriostre. Para el cálculo, 
utilice la máxima longitud L del paño de albañilería obtenida en el apartado a). (2 
puntos). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Perfil
3 pulg
5 pulg
Espaciamiento = 3 pulg
Pu
3 pulg
Sección
4 pulg
1 pulg
3 pulg
3 pulg
1 pulg
9 pulg
Vista longitudinal
PREGUNTA Nº 4 (4 ptos.): 
 
En la figura, se muestra la planta típica de una edificación de 3 pisos construida con 
albañilería confinada, con unidades silico-calcáreas, y destinada a oficinas. Esta edificación se 
encuentra ubicada en Piura en un suelo tipo S3 (S=1.1). El techo de cada entrepiso está 
conformado por una losa de concreto, armada en dos direcciones. Los muros de albañilería y 
alfeizares están tarrajeados en ambas caras con un espesor de tarrajeo de 1 cm. Los alfeizares 
están aislados de los muros. Calcular la rigidez lateral del muro X3, que se encuentra ubicado 
en el eje A. Este muro está compuesto por dos paños de albañilería como se muestra en la 
figura. 
 
 
Datos: 
Resistencia al corte de la albañilería: 7.3 kg/cm2 
Resistencia a compresión axial de la albañilería: 65 kg/cm2 
Espesor de losa: 15 cm 
Peralte de viga solera: 25 cm 
Ancho de viga solera: 15 cm 
Columnas de amarre: 15x15 
Espesor efectivo de muro: 13 cm 
Altura efectiva de muro: 2.30 m 
Altura de alfeizar: 1.20 m 
Peso de ventana: 20 kg/m2 
Peso unitario de la albañilería: 1800 kg/m3 
Peso unitario del tarrajeo: 2000 kg/m3 
Peso de acabado de piso: 100 kg/m2 
s/c oficina: 250 kg/m2 
s/c azotea: 100 kg/m2 
Resistencia a compresión del concreto: 210 kg/cm2 
Módulo de elasticidad del concreto: 217370 kg/cm2 
Esfuerzo de fluencia del acero: 4200 kg/cm2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.20 m
2.60 m
2.40 m
3.50 m
A
C
1 32
X1
X2
Y1
Y3
2.10 m
Y2
B
Ventana
X3
1.90 m 3.50 m1.30 m
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Planta típica