1

ASIGNATURA DE ESTRUCTURAS III. CURSO 2009-2010 EXAMEN DE SEPTIEMBRE

18 de Septiembre de 2010

1ª) Comente las misiones que tienen las cartelas rigidizadoras en una unión entre pilar metálico y su cimentación (1 PUNTO)

2ª) Comente, proyectando con las tipologías de estructuras metálicas que existen, y razonando la respuesta, qué soluciones le parecen razonables de las enumeradas en la lista que se da a continuación, sabiendo que son edificios con cargas convencionales (viviendas u oficinas) (1 PUNTO): 1. Luces de vigas de carga de 12.00m y ancho de carga de forjados de 4.00m, donde se emplean vigas de

carga IPN300 2. Luces de vigas de carga de 7.00m y ancho de carga de forjados de 4.00m, donde se emplean vigas de

carga IPN340 3. Luces de 8.00m, forjado reticular de canto total 20cm sobre pilares metálicos 4. Luces de vigas de carga de 7.00m y anchos de carga de 4.00m, donde se emplean vigas de carga en

celosía 3ª) En la hoja que se adjunta se observa la planta tipo de arquitectura de dos viviendas adosadas en Granada, con 2 alturas, donde se representa la planta alta. La acción sísmica se soportará con pórticos en las dos direcciones principales del edificio (pórticos de carga y pórticos de arriostramiento). Se pide establecer la estructura de la edificación a base de forjado unidireccional de viguetas metálicas, vigas de carga metálicas en una dirección y vigas de arriostramiento metálicas en la otra dirección, representando: A) Ubicación de los pilares (no hay que indicar sus dimensiones) B) Ubicación de las vigas de carga (no hay que indicar sus dimensiones) C) Ubicación de las vigas de arriostramiento (no hay que indicar sus dimensiones) D) Indicación de la dirección del forjado unidireccional en cada paño del mismo E) Resolución de huecos, terrazas y cornisa (3 PUNTOS)

2

X

Y

CORNISA

TERR

AZA

TERRAZA

baño 3

dormitorio 2

dormitorio 3

distribuidor

dormitorio 1

baño 2

vestidor

dormitorio 1vestidor

dormitorio 2

dormitorio 3

baño 3

E:1:100

baño 2

3

X

Y

CORNISA

TERR

AZA

TERRAZA

baño 3

dormitorio 2

dormitorio 3

distribuidor

dormitorio 1

baño 2

vestidor

dormitorio 1vestidor

dormitorio 2

dormitorio 3

baño 3

E:1:100

baño 2

4

4ª) (3.5 PUNTOS) Usted proyecta una marquesina sobre la cual se ubicará un estanque. La marquesina está formada por pilares HEB de 3.00m de altura, sobre los cuales descansa un vaso de hormigón armado que contiene el agua del estanque. La marquesina se ubica en Granada. Las acciones que actúan en uno de los pilares de la marquesina son, sin mayorar (ver figura):

• Axil en cabeza debido a cargas permanentes del vaso de hormigón armado: 126kN • Axil en cabeza debido a cargas permanentes del agua: 180kN • Axil en cabeza debido a sobrecarga de mantenimiento: 36kN • Momentos flectores actuando en cabeza debido a las cargas permanentes y a la sobrecarga:

despreciables • Fuerza repartida horizontal de viento actuando a todo lo largo del pilar, en la dirección de su alma:

6.0 kN/m. En la dirección perpendicular se considera que el viento no afecta al pilar • Fuerza puntual horizontal de sismo actuando en cabeza del pilar, en la dirección de las alas del

pilar: 88 kN. En la otra dirección se considera que el sismo no afecta al pilar • NOTA: Se desprecia el peso propio de los pilares

Y

Y

Z

Z

126kN (CP vaso de hormigón armado)180kN (CP agua)36kN (SC mantenimiento)

3.00m

Axil:

6.0

kN/m

(vie

nto)

88kN (sismo)

Se pide:

• A) Sabiendo que el pilar está en voladizo (empotrado en cimentación y libre en cabeza), determinar los esfuerzos mayorados (axiles, momentos flectores y cortantes) en la sección más desfavorable para el dimensionamiento del pilar, con las distintas situaciones (o hipótesis) de combinación de acciones del CTE (1.5 PUNTOS).

• B) Despreciando el cortante de cálculo y el pandeo del pilar, dimensionar el pilar a flexión esviada (1.5 PUNTOS)

• C) Después del resultado obtenido en B), comente razonadamente si el pilar está orientado adecuadamente en proyecto (0.5 PUNTOS)

Datos:

1. Calidad del acero: S275, límite elástico fy = 275N/mm² 2. Coeficiente de minoración del acero: γM0 = 1.05 3. Coeficientes de mayoración de acciones: γG = 1.35, γAGUA = 1.20, γQ = 1.50 (ver Tabla 1) 4. Módulo de elasticidad del acero: 210.000 N/mm²

5

5ª) (1.5 PUNTOS) Tomando los resultados del ejercicio del apartado anterior, se pide:

• A) Suponiendo que las alas se sueldan en todo su contorno a la placa de anclaje, calcular el

espesor requerido del cordón de garganta de la soldadura entre alas del pilar y la placa de anclaje para transmitir todo el momento flector debido a la hipótesis persistente (1.25 PUNTOS). Se dispondrá una placa de anclaje con espesor de 30mm. NOTA: Aunque el sismo definido en el enunciado también solicitaría a estas soldaduras, despréciese su valor. Se considera que no existe ninguna cartela rigidizadora en la unión pilar-placa de anclaje.

• B) Justifique si el espesor de garganta obtenido es válido (0.25 PUNTOS)

FÓRMULAS Estados límite últimos. Combinación de acciones.

Situaciones Persistentes:

Situaciones Extraordinarias:

Situaciones Sísmicas:

Tabla 1. Coeficientes de mayoración de acciones (γ)

6

Tabla 2. Coeficientes de simultaneidad

Cálculo en flexión esviada

1≤++pl

d

pl

d

pl

d

MzMz

MyMy

NN

(Para secciones de clases 1 y 2)

• Nd: axil de cálculo • Npl: resistencia de la sección a axil, con Npl=A*fy/γM0, donde A es el área total de la sección • Myd: momento flector de cálculo actuando en el eje y-y • Mypl: momento plástico de la sección según el eje y-y, con Mypl = Wpl,y*fy/γM0, donde Wpl,y es el módulo

resistente plástico según el eje y-y • Mzd: momento flector de cálculo actuando en el eje z-z • Mzpl: momento plástico de la sección según el eje z-z, con Mzpl = Wpl,z*fy/γM0, donde Wpl,z es el módulo

resistente plástico según el eje z-z • fy: límite elástico del acero

Tensión de comparación (criterio de Von Mises)

donde:

• fu: tensión de rotura del acero de las piezas a unir (ver tabla 8.1 del CTE) • βw: coeficiente de correlación (tabla 8.1 del CTE)

• γM2: coeficiente parcial de seguridad relativo a la resistencia de los medios de unión → γM2 = 1.25

7

•

8

9

10

11

12