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• Juan Camilo Robayo

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Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Civil Mecánica de Sólidos 2018-3 Nombre:

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EXAMEN PARCIAL 1 IMPORTANTE:

Este examen es individual y por lo tanto no podrá intercambiar elementos con sus compañeros de clase (hojas, papeles, útiles, etc.). Así mismo no podrá comunicarse con ninguno de sus compañeros por medio escrito, oral o con señales. Los objetos que se le permiten tener sobre la mesa son: lápiz, lapicero, minas, portaminas, borrador, tajalápiz y calculadora. Todo objeto diferente a los permitidos se considerará material no autorizado, deberá permanecer en los morrales y por lo tanto el estudiante no debe estar en posesión del mismo durante el parcial. Ejemplos de elementos no permitidos son: tabletas, teléfonos celulares, relojes inteligentes, apuntes, cuadernos, hojas, entre otros. En caso de posesión de material no autorizado durante el examen, independientemente se esté manipulando o no, el profesor retirará el parcial y le impondrá la calificación de 0.0. en la evaluación. Así mismo, el caso será reportado a la Dirección de Carrera para proceder de acuerdo con lo estipulado en el Reglamento de Estudiantes de la Pontificia Universidad Javeriana. Cualquier intento de fraude o de copia será sancionado severamente de acuerdo con el reglamento de estudiantes de la Pontificia Universidad Javeriana. (“...Constituyen faltas graves... El fraude en actividades, trabajos y evaluaciones académicos y la posesión o utilización de material no autorizado en los mismos...”1). Las faltas graves serán sancionadas con amonestación escrita con cargo a la hoja de vida del estudiante y la imposición de matrícula condicional... Adicional a la sanción disciplinaria, el fraude en actividades, trabajos y evaluaciones académicos se sancionará académicamente con la pérdida de la asignatura, la cual será calificada con nota definitiva de cero punto cero (0.0).1 1. 2. 3. 4. 5.

6. 7. 8. 9.

Durante el examen no es permitido consultar los apuntes de clase, ni libros. No se pueden usar hojas diferentes a las entregadas por el profesor. Antes de responder el examen se deben leer atentamente todas las preguntas. El uso o manipulación de dispositivos electrónicos está prohibido durante el examen y los celulares deberán estar apagados. El uso de elementos no autorizados durante el parcial traerá como consecuencia que este le sea recogido y la calificación de este sea 0.0. Sin perjuicio del efecto disciplinario al que hubiese lugar. El tiempo de respuesta es de 90 minutos, luego de los cuales usted deberá dejar de escribir y entregar su examen al profesor. Las respuestas deben escribirse con tinta permanente. Escribir más de un valor en la misma pregunta (de cualquier forma) anula la respuesta. Por favor asegúrese de marcar solo una. El uso de corrector, borrador o enmendaduras no está permitido. En el caso en que las unidades de la respuesta no sean las correctas o no se presenten, la respuesta no será válida y su calificación será de 0.0

Al firmar esta hoja, usted acepta cumplir lo establecido en los párrafos de arriba y que no cometerá ningún tipo de fraude. FIRMA: _________________________________________________

1

Reglamento de Estudiantes. Pontificia Universidad Javeriana.

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EXAMEN PARCIAL 1 PARTE 1: TEORÍA (Valor: 1.00) Tiempo estimado: 10 minutos Responda las siguientes preguntas según corresponda: 1.

¿Cuáles son los principios fundamentales de la ingeniería estructural?

2.

¿Cuáles son las 4 principales solicitaciones que se pueden observar en los elementos estructurales?

3.

Seleccione la respuesta correcta. La principal diferencia entre el método LRFD y el método ASD es que: a) El método LRFD las cargas aplicadas se amplifican por un factor de seguridad mientras que en el método ASD no. b) El método LRFD se mayoran cargas y reducen capacidades de elementos. En el método ASD se usan cargas sin amplificar y las capacidades se reducen por un factor de seguridad. c) El método ASD se mayoran cargas y reducen capacidades de elementos. En el método LRFD se usan cargas sin amplificar y las capacidades se reducen por un factor de seguridad. d) En el método LRFD no se considera la incertidumbre de las cargas aplicadas sobre los elementos mientras que en el ASD sí.

4.

Identifique las 4 zonas de la curva de esfuerzo vs. deformación, así como las variables presentadas en la siguiente gráfica: 1) 2) 3) 4)

3

2 1

5.

𝜎𝑦 :

𝜀𝑦 :

𝜎𝑢 :

𝜀𝑢 :

4

Seleccione la respuesta correcta. El fenómeno de creep corresponde a: a) El área bajo la curva de esfuerzo vs. deformación en el rango elástico. b) La capacidad de un elemento para absorber energía sin que falle. c) La deformación en el tiempo debido a cargas permanentes. d) La pérdida de capacidad debido a ciclos de carga en un tiempo específico.

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PARTE 2: EJERCICIOS CONCEPTUALES (Valor: 1.50) Tiempo estimado: 25 minutos 1.

Una carga axial P es transmitida por una columna W10x60 con un área transversal A=17.6in2 que se apoya sobre una placa base (platina) metálica como se observa en la figura. La platina y la columna se conectan al pedestal de concreto mediante 4 anclajes de 5/8in de diámetro (Ver figura 1b). Cada anclaje se encuentra embebido al pedestal 50cm de profundidad (Ver Figura 1c).

50cm

(a) (b) (c) Figura 1. Vista placa base (a) Vista 3D (b) Vista en planta (c) Vista lateral a)

Si se sabe que el esfuerzo normal promedio no debe exceder 32ksi y que el esfuerzo sobre el pedestal de concreto no debe exceder 4ksi, obtenga la dimensión a de la platina que proporciona el diseño más económico y seguro.

b) El factor de seguridad utilizado en el diseño de la platina si el esfuerzo de fluencia del material de la columna es de 50ksi. (Ayuda: ¿Cuál es el esfuerzo permisible utilizado para calcular la dimensión a de la platina? ¿Cuál es el esfuerzo de fluencia de la platina?)

c)

Calcule la máxima fuerza axial que se puede aplicar en un anclaje si el esfuerzo cortante de adhesión(concreto-acero) que actúa sobre la superficie del perno es de 400psi.

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Para el estado de esfuerzos que se presenta en la platina, el esfuerzo cortante actuante sobre la soldadura es de 𝜏𝑥′𝑦′ = 50𝑀𝑃𝑎 . Determine el valor del esfuerzo cortante 𝜏𝑥𝑦 que puede tener la platina de acuerdo con la resistencia de la soldadura. Calcule los esfuerzos principales y los esfuerzos cortantes máximos. Grafique el círculo de Mohr del estado de esfuerzos.

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PARTE 3: EJERCICIO APLICADO (Valor: 2.50) Tiempo estimado: 55 minutos 1.

La estructura ensamblada sirve como soporte de una maquinaria que le ejerce una fuerza P en la parte superior. Las dimensiones de los elementos y la orientación de estos se presentan en la figura. En el punto B actúa una carga muerta de 10kN y una carga viva de 15kN.

P P

Realizar un prediseño siguiendo el método de diseño ASD de acuerdo con las siguientes instrucciones: a) Calcular la carga última P de acuerdo con la combinación de carga D+L de la sección B.2.3 de la NSR10. b) Calcular las fuerzas internas de los elementos AB y BC y defina si los elementos están a tensión y compresión. c) Calcule los esfuerzos normales promedio de los dos elementos. d) Calcule el esfuerzo normal actuante en los elementos en los puntos de conexión con los pernos. Considere que los pernos miden 0.75in de diámetro. e) De acuerdo con los resultados en los numerales c y d, calcule el esfuerzo admisible requerido utilizando un factor de seguridad de 2.5. f) Calcule el esfuerzo cortante máximo en el perno A. g) Calcule el esfuerzo cortante máximo en el perno B h) Calcule el esfuerzo cortante máximo en el perno C i) Utilizando un factor de seguridad de 2.5, determine el esfuerzo cortante requerido por los pernos. j) Calcule los esfuerzos de contacto máximos de cada perno y el esfuerzo requerido para un factor de seguridad de 1.8. k) Por disposiciones del cliente, se ha predefinido utilizar acero A572 Gr. 50 para el diseño de todos los elementos. Sin embargo, el cliente solicita al ingeniero que evalúe el diseño con un material menos costoso. ¿Es posible seleccionar un material de menor resistencia y, por ende, más económico? Seleccione, bajo su criterio, un material más apropiado de acuerdo con los esfuerzos normales, cortantes y de contacto obtenidos en el análisis.

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ANEXOS

Ecuaciones Generales para rotaciones de estado de esfuerzos

Esfuerzos de cortante máximo

Ecuaciones círculo de Mohr

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