Solucionario Cap 1 Estructuras Hibbeler 8ed [PDF]

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Problemario de Análisis Estructural, R.C. Hibbeler, octava edición (Capítulo 1) Traducido en la Facultad de Ingeniería Civil, U.T. de la Universidad Autónoma de Coahuila

1–1. El piso de un edificio que se usa para el almacenamiento de equipo pesado es de losas de concreto con 6 pulg de espesor. Si el piso es una losa que tiene una longitud de 15 pies y una anchura de 10 pies, determine la fuerza resultante causada por la carga muerta y la carga viva. Solución. De la Tabla 1–3 DL = [12 lb/ft2 *in. (6 in.)] (15 ft)(10 ft) = 10,800 lb De la Tabla 1–4 LL = (250 lb/ft2) (15 ft) (10 ft) = 37,500 lb Carga Total F = 48,300 lb = 48.3 k

1–2. El piso del edificio de oficinas es de concreto ligero con 4 pulg de espesor. Si el piso de la oficina es una losa con una longitud de 20 pies y una anchura de 15 pies, determine la fuerza resultante causada por la carga muerta y la carga viva. Solución. De la Tabla 1–3 DL = [8 lb/ft2 *in. (4 in.)] (20 ft)(15 ft) = 9,600 lb De la Tabla 1–4 LL = (50 lb/ft2) (20 ft) (15 ft) = 15,000 lb Carga Total F = 24,600 lb = 24.6 k

1–3. La viga T está hecha de concreto y tiene un peso específico de 150 lb/ft3. Determine la carga muerta por pie de longitud de la viga. No considere el peso del refuerzo de acero.

Solución. w = (150 lb/ft3) [(40 in.)(8 in.) + (18 in.) (10 in.)] w = 521 lb/ft

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Problemario de Análisis Estructural, R.C. Hibbeler, octava edición (Capítulo 1) Traducido en la Facultad de Ingeniería Civil, U.T. de la Universidad Autónoma de Coahuila 1–4. La barrera "New Jersey" se usa comúnmente en la construcción de autopistas o supercarreteras. Determine su peso por pie de longitud si está hecho de concreto simple.

Solución.

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 1 = 6(24) + ( ) (24 + 7.1950)(12) 2 1 + ( ) (4 + 7.1950)(5.9620) = 364.54 𝑖𝑛2 2 𝐷𝑒 𝑙𝑎 𝑇𝑎𝑏𝑙𝑎 1 − 2 𝑤 = 144 𝑙𝑏⁄𝑓𝑡 3 (364.54𝑖𝑛2 ) (

1𝑓𝑡 2 ) = 𝟑𝟔𝟓 𝒍𝒃⁄𝒇𝒕 144𝑖𝑛2

1–5. El piso de una bodega de almacenamiento ligero está hecho de concreto simple ligero con 150 mm de espesor. Si el piso es una losa que tiene una longitud de 7 m y una anchura de 3 m, determine la fuerza resultante causada por la carga muerta y la carga viva. Solución. De la Tabla 1–3 DL = [0.015 kN/m2 *mm. (150 mm.)] (7 m)(3 m) = 47.25 kN De la Tabla 1–4 LL = (6.00 kN/m2) (7 m) (3 m) = 126 kN Carga Total F = 126 kN+47.25 kN = 173 kN

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1–6. La trabe de concreto preesforzado es de concreto simple y tiene cuatro varillas de refuerzo de ¾ pulg, hechas de acero formado en frío. Determine la carga muerta de la trabe por cada pie de su longitud.

Solución. 1 3 2 Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 = 48(6) + 4 [ (14 + 8)(4)] − 4(𝜋) ( ) = 462.23𝑖𝑛2 2 8 3 2 Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 = 4(𝜋) ( ) = 1.767𝑖𝑛2 8 𝐷𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 1 − 2, 1 𝑓𝑡 2 1 𝑓𝑡 2 𝑤 = (144 𝑙𝑏⁄𝑓𝑡 3 )(462.23 𝑖𝑛2 ) ( ) + 492 𝑙𝑏⁄𝑓𝑡 3 (1.767 𝑖𝑛2 ) ( ) = 𝟒𝟔𝟖 𝒍𝒃⁄𝒇𝒕 2 144 𝑖𝑛 144 𝑖𝑛2

1–7. La pared tiene 2.5 m de altura y consta de puntales de 51 mm x 102 mm enyesados por un lado. En el otro lado hay una lámina de fibra de 13 mm y ladrillos de arcilla de 102 mm. Determine la carga promedio, en kN/m de la longitud de la pared, que la pared ejerce sobre el suelo. Solución. De la Tabla 1–3, Para los entramados de madera: Peso = 0.57 kN/m 2 (2.5 m) = 1.425 kN/m Para la lámina de fibra: Peso = 0.04 kN/m 2 (2.5 m) = 0.1 kN/m Para el ladrillo de arcilla: Peso = 1.87 kN/m 2 (2.5 m) = 4.675 kN/m Peso total = 6.20 kN/m

1–8. Una pared de un edificio se compone de paredes de entramado exterior con revestimiento de ladrillo y 13 mm de lámina de fibra en un lado. Si la pared tiene 4 m de altura, determine la carga en kN/m que ejerce sobre el suelo. Solución. De la Tabla 1–3, para la pared con entramado de madera y revestimiento de ladrillo: w = (2.30 kN/m2) (4 m) = 9.20 kN/m Para la lámina de fibra: w = (0.04 kN/m2) (4 m) = 0.16 kN/m Peso total = 9.2 + 0.16 = 9.36 kN/m

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1–9. La pared interior de un edificio está hecha de puntales de madera de 2 x 4, enyesados por ambos lados. Si la pared tiene 12 pies de altura, determine la carga en lb/pie de longitud de la pared que ejerce sobre el suelo. Solución. De la Tabla 1–3, w = (20 lb/ft2) (12 ft) = 240 lb/ft

1–10. El segundo piso de un edificio usado para la manufactura ligera está hecho de una losa de concreto de 5 pulg de espesor, con un relleno de 4 pulg de concreto simple, como se muestra en la figura. Si el techo suspendido de la primera planta consta de malla metálica y yeso, determine el peso muerto de diseño en libras por pie cuadrado del área de piso.

Solución. De la Tabla 1–3, Para la losa de concreto: w = (12 lb/ft2 *in.) (5 in.) = 60 lb/ft2 Para el relleno de concreto simple: w = (9 lb/ft2 *in.) (4 in.) = 36 lb/ft2 Para la malla metálica y el yeso: w = 10 lb/ft2 Peso muerto total = 60 + 36 + 10 = 106.0 lb/ft2

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1–11. Un edificio de oficinas de cuatro pisos tiene columnas interiores separadas a 30 pies de distancia en dos direcciones perpendiculares. Si la carga viva del techo plano se estima en 30 lb/pie 2, determine la carga viva reducida que soporta una columna interior normal ubicada a nivel del suelo. Solución. De la Tabla 1 – 4 “Cargas vivas mínimas”

𝐿0 = 50 𝑝𝑠𝑓 Área tributaria: 𝐴𝑡 = (30𝑓𝑡)(30𝑓𝑡) = 900𝑓𝑡 2 > 400𝑓𝑡 2 15 𝐿 = 𝐿0 (0.25 + ) √𝐾𝐿𝐿 15 𝐿 = 50 (0.25 + ) = 25𝑝𝑠𝑓 √4(900) 25 % 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = = 50% > 40% (𝑂𝐾) 50 𝐹𝑠 = 3[(25 𝑝𝑠𝑓)(30 𝑓𝑡)(30 𝑓𝑡)] + 30 𝑝𝑠𝑓(30 𝑓𝑡)(30 𝑓𝑡) = 𝟗𝟒. 𝟓 𝒌 1–12. Una construcción para almacenamiento ligero de dos plantas tiene columnas interiores separadas a 12 pies de distancia en dos direcciones perpendiculares. Si se estima que la carga viva sobre el techo es de 25 lb/pie 2, determine la carga viva reducida que soporta una columna interior normal (a) al nivel de la planta baja, y (b) al nivel del segundo piso. Solución.

Área tributaria: 𝐴𝑡 = (12𝑓𝑡)(12𝑓𝑡) = 144𝑓𝑡 2 Por lo tanto, una columna de la planta alta soporta una carga viva de 𝐹𝑅 = (25 𝑙𝑏⁄𝑓𝑡 2 )(144 𝑓𝑡 2 ) = 3600 𝑙𝑏 = 3.6 𝑘 Esta carga no puede reducirse porque no es una carga de piso. Para el entrepiso, 𝐴𝑡 = 4(144𝑓𝑡 2 ) = 576𝑓𝑡 2 > 400𝑓𝑡 2 De la Tabla 1 – 4 “Cargas vivas mínimas” 𝐿0 = 125 𝑝𝑠𝑓 15 𝐿 = 𝐿0 (0.25 + ) √𝐾𝐿𝐿 15 𝐿 = 125 (0.25 + ) = 109.375 𝑝𝑠𝑓 √4(144) (a) Para una columna de la planta baja 𝐿 = 109 𝑝𝑠𝑓 > 0.5𝐿0 = 62.5 𝑝𝑠𝑓 𝑂𝐾 𝐹𝐹 = (109.375)(144) = 15.75 𝑘 𝑭 = 𝑭𝑭 + 𝑭𝑹 = 𝟏𝟓. 𝟕𝟓 𝒌 + 𝟑. 𝟔 𝒌 = 𝟏𝟗. 𝟒 𝒌 (b) Para una columna del segundo piso 𝑭 = 𝑭𝑹 = 𝟑. 𝟔𝟎 𝒌

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1–13. El edificio de oficinas tiene columnas interiores separadas a 5 m en direcciones perpendiculares. Determine la carga viva reducida que soporta una columna interior normal ubicada en el primer piso debajo de las oficinas. Solución. De la Tabla 1–4 “Cargas vivas mínimas”

𝐿0 = 2.40 𝑘𝑁/𝑚2 Área tributaria: 𝐴𝑡 = (5 𝑚)(5 𝑚) = 25 𝑚2 4.57 𝐿 = 𝐿0 (0.25 + ) √𝐾𝐿𝐿 4.57 𝐿 = 2.40 (0.25 + ) = 𝟏. 𝟕𝟎 𝒌𝑵/𝒎𝟐 √4(25) 1.70 𝑘𝑁⁄𝑚2 > 40𝐿0 = 0.96 𝑘𝑁⁄𝑚2 𝑂𝐾

1–14. Un hotel de dos pisos tiene columnas interiores para las habitaciones que están separadas a 6 m de distancia en dos direcciones perpendiculares. Determine la carga viva reducida que soporta una columna interior típica en el primer piso debajo de las habitaciones públicas. Solución. De la Tabla 1–4 “Cargas vivas mínimas”

𝐿0 = 4.79 𝑘𝑁/𝑚2 Área tributaria: 𝐴𝑡 = (6 𝑚)(6 𝑚) = 36 𝑚2 4.57 𝐿 = 𝐿0 (0.25 + ) √𝐾𝐿𝐿 4.57 𝐿 = 4.79 (0.25 + ) = 𝟑. 𝟎𝟐 𝒌𝑵/𝒎𝟐 √4(36) 3.02 𝑘𝑁⁄𝑚2 > 40𝐿0 = 1.916 𝑘𝑁⁄𝑚2 𝑂𝐾

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1–15. El viento sopla lateralmente sobre un hospital completamente cerrado que se ubica en un terreno abierto y plano en Arizona. Determine la presión externa que actúa sobre la pared en barlovento, la cual tiene una altura de 30 pies. El techo es plano.

Solución.

Por tratarse de un hospital: V = 120 mi/h (velocidad regional en USA, cuando su falla puede ocasionar una importante pérdida de vidas humanas). 𝐾𝑧𝑡 = 1.0 (𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜) 𝐾𝑑 = 1.0 (𝑛𝑜 ℎ𝑎𝑦 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠, 𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑠í 𝑠𝑜𝑙𝑜) 𝑞𝑧 = 0.00256𝐾𝑧 𝐾𝑧𝑡 𝐾𝑑 𝑉 2 = 0.00256𝐾𝑧 (1.0)(1.0)(120)2 = 36.86𝐾𝑧 De la Tabla 1-5, z Kz 0-15 0.85 20 0.90 25 0.94 30 0.98

qz 31.33 33.18 34.65 36.13

Finalmente: 𝑝 = 𝑞𝐺𝐶𝑝 − 𝑞ℎ (𝐺𝐶𝑝𝑖 ) = 𝑞(0.85)(0.8) − 36.13(±0.18) = 0.68𝑞 ∓ 6.503 Siendo: G = 0.85 (Estructura rígida) Cp = 0.8 (pared en barlovento) 𝐺𝐶𝑝𝑖 = ±0.18 (𝐸𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜) 𝒑𝟎−𝟏𝟓 = 𝟎. 𝟔𝟖(𝟑𝟏. 𝟑𝟑) ∓ 𝟔. 𝟓𝟎𝟑 = 𝟏𝟒. 𝟖 𝒑𝒔𝒇 ó 𝟐𝟕. 𝟖 𝒑𝒔𝒇 𝒑𝟐𝟎 = 𝟎. 𝟔𝟖(𝟑𝟑. 𝟏𝟖) ∓ 𝟔. 𝟓𝟎𝟑 = 𝟏𝟔. 𝟏 𝒑𝒔𝒇 ó 𝟐𝟗. 𝟏 𝒑𝒔𝒇 𝒑𝟐𝟓 = 𝟎. 𝟔𝟖(𝟑𝟒. 𝟔𝟓) ∓ 𝟔. 𝟓𝟎𝟑 = 𝟏𝟕. 𝟏 𝒑𝒔𝒇 ó 𝟑𝟎. 𝟏 𝒑𝒔𝒇 𝒑𝟑𝟎 = 𝟎. 𝟔𝟖(𝟑𝟔. 𝟏𝟑) ∓ 𝟔. 𝟓𝟎𝟑 = 𝟏𝟖. 𝟏 𝒑𝒔𝒇 ó 𝟑𝟏. 𝟏 𝒑𝒔𝒇

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Problemario de Análisis Estructural, R.C. Hibbeler, octava edición (Capítulo 1) Traducido en la Facultad de Ingeniería Civil, U.T. de la Universidad Autónoma de Coahuila 1–16. El viento sopla lateralmente sobre un hospital completamente cerrado que se ubica en un terreno abierto y plano en Arizona. Determine la presión externa que actúa sobre la pared en sotavento, la cual tiene una longitud de 200 pies, un ancho de 200 pies y una altura de 30 pies.

Solución.

Por tratarse de un hospital: V = 120 mi/h (velocidad regional en USA, cuando su falla puede ocasionar una importante pérdida de vidas humanas). 𝐾𝑧𝑡 = 1.0 (𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜) 𝐾𝑑 = 1.0 (𝑛𝑜 ℎ𝑎𝑦 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠, 𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑠í 𝑠𝑜𝑙𝑜) 𝑞𝑧 = 0.00256𝐾𝑧 𝐾𝑧𝑡 𝐾𝑑 𝑉 2 = 0.00256𝐾𝑧 (1.0)(1.0)(120)2 = 36.86𝐾𝑧 De la Tabla 1-5, Para z = h = 30 ft, 𝐾𝑧 = 0.98 y además: 𝑞ℎ = 36.86(0.98) = 36.13 Según el enunciado del problema: 𝐻 200 = = 1 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝐶𝑝 = −0.5 𝐿0 200 Finalmente: 𝑝 = 𝑞ℎ 𝐺𝐶𝑝 − 𝑞ℎ (𝐺𝐶𝑝𝑖 ) = 36.13(0.85)(−0.5) − 36.13(±0.18) = −15.35 ∓ 6.503 Siendo: G = 0.85 (Estructura rígida) 𝐺𝐶𝑝𝑖 = ±0.18 (𝐸𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜) 𝒑 = −𝟐𝟏. 𝟗 𝒑𝒔𝒇 ó − 𝟖. 𝟖𝟓 𝒑𝒔𝒇

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Problemario de Análisis Estructural, R.C. Hibbeler, octava edición (Capítulo 1) Traducido en la Facultad de Ingeniería Civil, U.T. de la Universidad Autónoma de Coahuila 1–17. Un edificio cerrado de almacenamiento se encuentra sobre un terreno abierto y plano en el centro de Ohio. Si la pared lateral del edificio tiene 20 pies de altura, determine la presión externa del viento que actúa sobre las paredes en barlovento y sotavento. Cada pared tiene 60 pies de largo. Suponga que el techo es esencialmente plano.

Solución.

Por tratarse de una bodega de almacenamiento: V = 105 mi/h (velocidad regional en USA, cuando su falla representa un bajo riesgo para la vida humana). 𝐾𝑧𝑡 = 1.0 (𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜) 𝐾𝑑 = 1.0 (𝑛𝑜 ℎ𝑎𝑦 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠, 𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑠í 𝑠𝑜𝑙𝑜) 𝑞𝑧 = 0.00256𝐾𝑧 𝐾𝑧𝑡 𝐾𝑑 𝑉 2 = 0.00256𝐾𝑧 (1.0)(1.0)(105)2 = 28.22𝐾𝑧 De la Tabla 1-5, z Kz 0-15 0.85 20 0.90

qz 23.99 25.40

Luego, para la pared en barlovento: 𝑝 = 𝑞𝐺𝐶𝑝 − 𝑞ℎ (𝐺𝐶𝑝𝑖 ) = 𝑞(0.85)(0.8) − 25.40(±0.18) = 0.68𝑞 ∓ 4.572 Siendo: G = 0.85 (Estructura rígida) Cp = 0.8 (pared en barlovento) 𝐺𝐶𝑝𝑖 = ±0.18 (𝐸𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜) 𝑝0−15 = 0.68(23.99) ∓ 4.572 = 𝟏𝟏. 𝟕 𝒑𝒔𝒇 ó 𝟐𝟎. 𝟗 𝒑𝒔𝒇 𝑝20 = 0.68(25.40) ∓ 4.572 = 𝟏𝟐. 𝟕 𝒑𝒔𝒇 ó 𝟐𝟏. 𝟖 𝒑𝒔𝒇 Finalmente, para la pared en sotavento: Según el enunciado del problema: 𝐻 60 = = 1 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝐶𝑝 = −0.5 𝐿0 60 Finalmente: 𝑝 = 𝑞ℎ 𝐺𝐶𝑝 − 𝑞ℎ (𝐺𝐶𝑝𝑖 ) = 25.40(0.85)(−0.5) − 25.40(±0.18) = −10.80 ∓ 4.572 Siendo: G = 0.85 (Estructura rígida) 𝐺𝐶𝑝𝑖 = ±0.18 (𝐸𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜) 𝑝 = −𝟏𝟓. 𝟒 𝒑𝒔𝒇 ó − 𝟔. 𝟐𝟐 𝒑𝒔𝒇

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Problemario de Análisis Estructural, R.C. Hibbeler, octava edición (Capítulo 1) Traducido en la Facultad de Ingeniería Civil, U.T. de la Universidad Autónoma de Coahuila 1–18. El edificio metálico de almacenamiento ligero está en un terreno abierto y plano en el centro de Oklahoma. Si la pared lateral del edificio tiene 14 pies de altura, ¿cuáles son los dos valores de la presión externa del viento que actúa sobre esta pared cuando el viento sopla sobre la parte trasera del edificio? El techo es esencialmente plano y el edificio está totalmente cerrado.

Solución.

Por tratarse de una bodega de almacenamiento: V = 105 mi/h (velocidad regional en USA, cuando su falla representa un bajo riesgo para la vida humana). 𝐾𝑧𝑡 = 1.0 (𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜) 𝐾𝑑 = 1.0 (𝑛𝑜 ℎ𝑎𝑦 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠, 𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑠í 𝑠𝑜𝑙𝑜) 𝑞𝑧 = 0.00256𝐾𝑧 𝐾𝑧𝑡 𝐾𝑑 𝑉 2 = 0.00256𝐾𝑧 (1.0)(1.0)(105)2 = 28.22𝐾𝑧 De la Tabla 1-5, z Kz 0-15 0.85

qz 23.99

Luego, para las paredes laterales: 𝑝 = 𝑞𝐺𝐶𝑝 − 𝑞ℎ (𝐺𝐶𝑝𝑖 ) = 23.99(0.85)(−0.7) − 23.99(±0.18) = −14.27 ∓ 4.318 Siendo: G = 0.85 (Estructura rígida) Cp = -0.7 (pared lateral) 𝐺𝐶𝑝𝑖 = ±0.18 (𝐸𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜) Finalmente: 𝑝 = −𝟏𝟖. 𝟔 𝒑𝒔𝒇 ó − 𝟗. 𝟗𝟓 𝒑𝒔𝒇

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Problemario de Análisis Estructural, R.C. Hibbeler, octava edición (Capítulo 1) Traducido en la Facultad de Ingeniería Civil, U.T. de la Universidad Autónoma de Coahuila 1–19. Determine la fuerza resultante que actúa en forma perpendicular a la cara del “anuncio espectacular” y a través de su centro si se encuentra en Michigan sobre un terreno plano y abierto. El espectacular es rígido y tiene una anchura de 12 metros y una altura de 3 m. Su parte superior está a 15 m del suelo.

Solución. 𝑞ℎ = 0.613𝐾𝑧 𝐾𝑧𝑡 𝐾𝑑 𝑉 2 Puesto que z = h = 15 m, 𝐾𝑧 = 1.09 𝑠𝑒𝑔ú𝑛 𝑇𝑎𝑏𝑙𝑎 1 − 5

(𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜) 𝐾𝑧𝑡 = 1.0 𝐾𝑑 = 1.0 (𝑛𝑜 ℎ𝑎𝑦 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠) 𝑉 = 47 𝑚/𝑠 (𝑒𝑑𝑖𝑓. 𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎) 𝑞ℎ = 0.613(1.09)(1.0)(1.0)(47)2 = 1476.0 𝑁⁄𝑚2 12 𝑚 3𝑚 𝐵 ⁄𝑠 = = 4, 𝑠⁄ℎ = = 0.2 3𝑚 15 𝑚 De la Tabla 1-6 𝐶𝑓 = 1.80 Además: G = 0.85 (Estructura rígida) Por lo que: 𝐹 = 𝑞ℎ 𝐺𝐶𝑓 𝐴𝑠 = (1476.0)(0.85)(1.80)(12)(3) = 𝟖𝟏. 𝟑 𝒌𝑵

1–20. Un hospital ubicado en el centro de Illinois tiene un techo plano. Determine la carga de nieve en kN/m 2 que se requiere para diseñar el techo. Solución.

𝑃𝑓 = 0.7𝐶𝑐 𝐶𝑡 𝐼𝑠 𝑝𝑔 𝑃𝑓 = 0.7(0.8)(1.0)(1.20)(0.96) = 0.6451 𝑘𝑁⁄𝑚2 Puesto que: pg = 20 lb/pie2 = 0.96 kN/m2 Por otro lado: 𝑃𝑓 = 𝐼𝑠 𝑝𝑔 = (1.20)(0.96) = 1.152 𝑘𝑁⁄𝑚2 > 0.6451 𝑘𝑁⁄𝑚2 Por lo que se deberá usar: 𝑷𝒇 = 𝟏. 𝟏𝟓 𝒌𝑵⁄𝒎𝟐

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Problemario de Análisis Estructural, R.C. Hibbeler, octava edición (Capítulo 1) Traducido en la Facultad de Ingeniería Civil, U.T. de la Universidad Autónoma de Coahuila

1–21. El edificio de la escuela tiene un techo plano. Se encuentra en un área abierta donde la carga de nieve sobre el suelo es de 0.68 kN/m 2. Determine la carga de nieve que se requiere para diseñar el techo.

Solución.

𝑃𝑓 = 0.7𝐶𝑐 𝐶𝑡 𝐼𝑠 𝑝𝑔 𝑃𝑓 = 0.7(0.8)(1.0)(1.20)(0.68) = 0.457 𝑘𝑁⁄𝑚2 Puesto que: pg = 14.17 lb/pie2 = 0.68 kN/m2 Por otro lado: 𝑃𝑓 = 𝐼𝑠 𝑝𝑔 = (1.20)(0.68) = 0.816 𝑘𝑁⁄𝑚2 > 0.457 𝑘𝑁⁄𝑚2 Por lo que se deberá usar: 𝑷𝒇 = 𝟎. 𝟖𝟏𝟔 𝒌𝑵⁄𝒎𝟐 1–22. El edificio de la escuela tiene un techo plano. Se encuentra en un área abierta donde la carga de nieve sobre el suelo es de 30 lb/ft2. Determine la carga de nieve que se requiere para diseñar el techo.

Solución. Puesto que: pg = 20 lb/pie2 = 0.96 kN/m2 𝑌 𝑎𝑑𝑒𝑚á𝑠 𝑝𝑔 = 30 𝑙𝑏⁄𝑓𝑡 2 > 20 𝑙𝑏⁄𝑓𝑡 2 , 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠: 𝑃𝑓 = 𝐼𝑠 𝑝𝑔 = (1.20)(30) = 𝟑𝟔 𝒍𝒃⁄𝒇𝒕𝟐

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