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bpqor`qro^p=jbqif`^p=f~=q~==l~=m~=
f~=d~=
=
mol_ibj^p=
ab=bu jbk=fff=obprbiqlp=`lk=bi=`qb==
`=OMMRLOMMS=Eb^JVRF==OMMSLOMMT=E`qbF==
=
=
=
=
=
b~~===W=
=
i=_~=_=E`liF=
p~~=b=s
=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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=
=
=
=
=
=
==
`ropl=OMMRJOMMS==
k~~=W=k_b=b^JVRI=k_b=^bJUU=
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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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ESTRUCTURAS METLICAS
3 INGENIERA TCNICA DE OBRAS PBLICAS
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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ESTRUCTURAS METLICAS
3 INGENIERA TCNICA DE OBRAS PBLICAS
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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ESTRUCTURAS METLICAS
3 INGENIERA TCNICA DE OBRAS PBLICAS
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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ESTRUCTURAS METLICAS
3 INGENIERA TCNICA DE OBRAS PBLICAS
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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=
=
=
=
=
==
`ropl=OMMSJOMMT==
k~~=W=`qb=OMMS=
=
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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
Se permite el uso de calculadora programable y todo tipo de material bibliogrfico auxiliar.Debern justificarse suficientemente los resultados obtenidos.
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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6302 ESTRUCTURAS METLICASPARTE: 2 de 3 EJERCICIO PRCTICO 1
Convocatoria: Septiembre 2007 Fecha: 15.09.2007 Modalidad: CTECurso: 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.
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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6302 ESTRUCTURAS METLICASPARTE: 3 de 3 EJERCICIO PRCTICO 2
Convocatoria: Septiembre 2007 Fecha: 15.09.2007 Modalidad: CTECurso: 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.
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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PARTE:
2
de
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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85/90
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86/90
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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