Nombre: TEORÍA DE ESTRUCTURAS
Código: 213101003
Carácter: Obligatoria
ECTS: 7.5
Unidad Temporal: Anual
Despliegue Temporal: Curso 1º - Primer cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
Nombre y apellidos: MARTÍNEZ FRUTOS, JESÚS
Área de conocimiento: Mecánica de Medios Continuos y T. de Estructuras
Departamento: Estructuras, Construcción y Expresión Gráfica
Teléfono: 868071084
Correo electrónico: jesus.martinez@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias:
lunes - 12:00 / 14:00
HOSPITAL DE MARINA, planta 1, Despacho Despacho 1013
miércoles - 12:00 / 14:00
HOSPITAL DE MARINA, planta 1, Despacho Despacho 1013
Las tutorías se realizarán a demanda del estudiante mediante solicitud remitida al correo jesus.martinez@upct.es
Titulaciones:
Doctor en Doctor Ingeniero Industrial en la Universidad Politécnica de Cartagena (ERITREA) - 2014
Categoría profesional: Profesor Titular de Universidad
Nº de quinquenios: 2
Nº de sexenios: 2 de investigación
Curriculum Vitae: Perfil Completo
Al termino de esta enseñanza el alumnado debe ser capaz de:
DRA1 Resolver problemas matemáticos que puedan plantearse en el ámbito de la Ingeniería Civil.
DRA2 Relacionar los conceptos teórico/prácticos de los métodos matemáticos con los utilizados en otras asignaturas del título.
DRA3 Ejecutar modelos físico/matemáticos adecuados para predecir desplazamientos, esfuerzos y deformaciones en distintos tipos de estructuras.
DRA4 Aplicar correctamente los modelos teóricos estructurales al análisis de problemas reales en Ingeniería Civil.
DRA5 Identificar necesidades de formación permanente, actualizando y ampliando sus conocimientos, sus capacidades y sus habilidades, según las necesidades de la sociedad, organizando su aprendizaje de forma autónoma.
Análisis matricial de estructuras. Análisis de placas y láminas.
UNIDAD DIDÁCTICA I.- ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
TEMA 1.- INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS: Introducción. Conceptos de rigidez y de flexibilidad.
TEMA 2.- SISTEMAS DE COORDENADAS. MATRICES DE RIGIDEZ ELEMENTALES: Introducción. Sistemas de coordenadas. Rigideces elementales. Matrices de rigidez elementales. Transformación de coordenadas.
TEMA 3.- MÉTODO DE LAS RIGIDECES: Introducción. Formación de la matriz de rigidez de la estructura. Condiciones de contorno. Cálculo de desplazamientos. Cálculo de esfuerzos. Cálculo de fuerzas en los nudos. Resumen del método
TEMA 4.- ESTRUCTURAS ESPACIALES DE NUDOS RÍGIDOS: Introducción. Sistemas de coordenadas. Matrices de rotación. Matriz de rigidez elemental en el sistema local. Matriz de rigidez elemental en el sistema global. Ensamblaje de la matriz de rigidez de la estructura. Condiciones de contorno. Cálculo de desplazamientos. Cálculo de esfuerzos. Cálculo de fuerzas en los nudos.
TEMA 5.- CARGAS NO PUNTUALES: Introducción. Cargas aplicadas en los elementos. Desplazamientos de apoyos. Acciones térmicas. Faltas de ajuste.
TEMA 6.- CONDICIONES DE ELEMENTOS Y DE APOYOS NO IDEALES: Introducción. Elementos con liberaciones. Apoyos elásticos. Apoyos inclinados.
TEMA 7.- TÉCNICAS DE REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DEL PROBLEMA: Introducción. Condensación de grados de libertad. Subestructuras. Simplificaciones en estructuras simétricas.
UNIDAD DIDÁCTICA II.- TEORÍA DE PLACAS Y LÁMINAS
TEMA 8.- TEORÍA DE PLACAS: Introducción. Teoría lineal de placas delgadas ortótropas. Ecuaciones de compatibilidad. Ecuación diferencial de la placa. Placas rectangulares. Placas isótropas en coordenadas polares. Condiciones de contorno. Aplicación a puentes y estructuras de edificación.
TEMA 9.- PANDEO DE PLACAS DELGADAS: Definición del modelo. Ecuaciones de equilibrio de placas isótropas. Criterio de energía potencial mínima. Placas delgadas con los cuatro bordes simplemente apoyados.
TEMA 10.- ANÁLISIS DE PIEZAS ALARGADAS DE DIRECTRIZ CURVA. Introducción. Concepto de línea y estructura antifunicular. Arcos biarticulados, atirantados y biempotrados. Arcos con articulaciones interiores. Conceptos de simetría y antisimetría en arcos. Piezas de directriz cerrada.
TEMA 11.- TEORÍA DE LÁMINAS: Introducción. Consideraciones sobre láminas. Hipótesis básicas. Láminas sin flexión con simetría axial. Láminas cilíndricas a flexión. Energía de deformación en láminas. Láminas cilíndricas en compresión axial. Modos de pandeo en láminas cilíndricas. Aplicación a puentes y estructuras de edificación.
Práctica 1.- Introducción al análisis matricial de estructuras con ordenador
En esta práctica se introduce al alumno en el programa de cálculo de estructuras utilizado en la asignatura a través de la resolución de casos prácticos. Se presenta el entorno, la modelización de la estructura, los tipos de elementos, acciones, así como tipos de análisis.
Práctica 2.- Modelado y análisis de una estructura tridimensional.
En esta práctica se realizará el modelado y el análisis de una estructura de acero con elementos unidimensionales, que incluya: cargas no puntuales, relajaciones y relaciones de desplazamientos entre grados de libertad de nudos.
Práctica 3.- Modelado y análisis de estructuras con piezas de directriz curva
En esta práctica se realizará el modelado y el análisis de una estructura de acero con elementos de directriz curva
Práctica 4.- Avance Trabajo Fin de Curso
Cada grupo expondrá (con los medios que considere adecuados), en un tiempo máximo de 10-15 minutos, las características generales de la estructura a analizar, que expondrá a sus compañeros y al profesor. En esta clase, cada grupo propondrá y consensuará con el profesor la zona o elementos de la estructura cuyo comportamiento se pretende analizar. El objetivo de la práctica es la formación del alumno en la utilización del programa para la estructura particular seleccionada en el contexto del trabajo de la asignatura.
Práctica 5.- Análisis de una estructura con elementos unidimensionales y placas.
En esta práctica se realizará el modelado y el análisis de una estructura de edificación con elementos unidimensionales (vigas y pilares) unidos elementos bidimensionales pantallas, forjados y muros resistentes.
Práctica 6.- Análisis de pandeo de placas
En esta práctica se realizará el modelado y el análisis de pandeo de una estructura con elementos tipo placa. Se analizan los diferentes modos de pandeo y el efecto de los distintos parámetros de diseño en los mismos.
La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.
UNIT I.- MATRIX ANALYSIS OF STRUCTURES
THEME 1.- INTRODUCTION TO MATRIX ANALYSIS OF STRUCTURES: Introduction. Concepts of stiffness and flexibility.
THEME 2.- REFERENCE SYSTEMS. ELEMENTARY STIFFNESS MATRIX: Introduction. Reference systems. Elementary stiffness. Element stiffness matrix Coordinate transformation.
THEME 3.- STIFFNESS METHOD. Introduction. Definition of structure stiffness matrix. Boundary conditions. Deflection analysis. Internal forces. Nodal forces. Method summary.
THEME 4.- 3D FRAME STRUCTURES : Introduction. Coordinate systems. Rotation matrix. Element matrix in local reference system. Element matrix in local reference system. Assembly of system stiffness matrix .Boundary conditions. Deflection analysis .Internal forces. Nodal forces.
THEME 5.- GENERIC LOADS: Introduction. Loads on elements. Support displacements. Thermal actions. Imposed displacements.
THEME 6.- NON IDEAL BOUNDARY CONDITIONS: Introduction. Pinned elements. Elastic supports. Ramp supports.
THEME 7.- SIZE REDUCTION TECHNIQUES. Introduction. Reduction of degrees of freedom. Substructures. Symmetric structures.
UNIT II.- PLATES AND SHELLS
THEME 8.- THEORY OF PLATES: Introduction. Linear theory of thin orthotropic plates. Compatibility equations. Plate differential equation. Rectangular plates. Isotropic plates in polar coordinates. Boundary conditions. Application to bridges and building structures.
THEME 9.- BUCKLING OF THIN PLATES: Model definition. Equation of equilibrium of isotropic plates. Criterion of minimal potential energy. Thin plates with four pin jointed edges.
THEME 10.- ANALYSIS OF CURVED BEAMS. Introduction. Concept of funicular and antifunicular geometries. Pin jointed, cable-stayed and fixed at both ends arches. Arches with internal joints. Symmetry and antisymmetry concepts in arcs.
THEME 11.- SHELL THEORY: Introduction. Shells. Basic theory. Symmetric shells without bending. Bending of cylindrical shells. Deformation energy of shells. Cylindrical shells under compression forces. Modal buckling shapes in cylindrical shells. Application to bridges and building structures.
Relación con otras asignaturas del plan de estudios: Se recomienda haber cursado las materias básicas de Resistencia de Materiales y Teoría Básica de Estructuras. Conocimientos previos recomendados: Es recomendable que el alumno disponga de conocimientos de Cálculo (derivadas, integrales, ecuaciones diferenciales), Resistencia de Materiales y Teoría de la Elasticidad.
Clase en aula convencional: teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc.
Exposición en el aula de las clases de teoría y resolución de problemas de aplicación.
Resolución de dudas planteadas por los estudiantes. Esta actividad formativa facilita la consecución de la totalidad de los
resultados de aprendizaje descritos en el apartado 3.5
61
100
Clase en aula de informática: prácticas
En las sesiones de aula de informática los alumnos adquieren habilidades básicas computacionales y manejan programas y herramientas de cálculo profesionales. Las sesiones prácticas de informática permiten al alumno trabajar con modelos en los que aplicar los conocimientos dados en las clases de teoría y problemas. Se busca que los estudiantes tengan una visión multidisciplinar seleccionando los métodos más adecuados para el cálculo de estructuras. Esta actividad formativa facilita la consecución de los resultados de aprendizaje descritos en el apartado 3.5
12
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación continua)
Se realizarán dos pruebas escritas, de tipo individual distribuidas a lo largo del curso. Esto permite comprobar el grado de consecución de las competencias específicas.
Exposición de trabajos de curso en aula de informática, en horario de clase.
2
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación final)
Se realizarán pruebas equivalentes a las realizadas en la evaluación continua
2
100
Tutorías
Resolución de dudas sobre los contenidos, las actividades formativas o la evaluación.
7
50
Trabajo del estudiante: estudio o realización de trabajos individuales o en grupo
Estudio individual de los alumnos.
141
0
Examen/es (teoría y/o práctica).
[E] Se programan dos exámenes parciales E1 y E2 que consistirán en la resolución de problemas en donde se cuestionará sobre aspectos relacionados con el temario teórico de cada unidad didáctica y en el que se evaluará la capacidad de aplicar conocimientos prácticos y la capacidad de análisis. Se evalúan los resultados del aprendizaje 1, 2, 3 y 4.
- [E1]: UD1: Análisis matricial de estructuras (40%).
- [E2]: UD2: Teoría de placas y láminas (40%).
En las observaciones se especifican más detalles.
80 %
Entregas y/o exposiciones individuales.
[T] Resolución por parte los estudiantes de un trabajo propuesto por el profesor. En el Aula Virtual, al comienzo del curso, se especificará con más detalle el trabajo a realizar durante el curso. (20%).
Se evalúan los resultados del aprendizaje 2, 3, 4 y 5.
20 %
Examen/es (teoría y/o práctica).
[E] Se programan dos exámenes parciales E1 y E2 que consistirán en la resolución de problemas en donde se cuestionará sobre aspectos relacionados con el temario teórico de cada unidad didáctica y en el que se evaluará la capacidad de aplicar conocimientos prácticos y la capacidad de análisis. Se evalúan los resultados del aprendizaje 1, 2, 3 y 4.
- [E1]: UD1: Análisis matricial de estructuras (40%).
- [E2]: UD2: Teoría de placas y láminas (40%).
En las observaciones se especifican más detalles.
80 %
Entregas y/o exposiciones individuales.
[T] Resolución por parte los estudiantes de un trabajo propuesto por el profesor. En el Aula Virtual, al comienzo del curso, se especificará con más detalle el trabajo a realizar durante el curso. (20%).
Se evalúan los resultados del aprendizaje 2, 3, 4 y 5.
20 %
Criterios de superación de la asignatura:
- Obtener una calificación mínima de 4,0 sobre 10 en cada uno de los exámenes parciales (E1 y E2).
- Obtener una calificación mínima de 3,0 sobre 10 en el trabajo propuesto [T].
- Obtener una calificación ponderada [NF] superior o igual a 5,0. En cada sistema de evaluación, la nota final de la asignatura será
[NF]=0,40·[E1]+ 0,40·[E2]+ 0,20·[T].
- Se guardan las calificaciones de los exámenes desarrollados durante los dos sistemas de evaluación cuando cumplan con los mínimos anteriormente establecidos. Si un estudiante se presenta a una actividad del sistema de evaluación final habiendo superado las calificaciones mínimas de la actividad correspondiente del sistema de evaluación continua, renuncia de facto a la calificación obtenida en dicha actividad del sistema de evaluación continua.
- Se deben entregar los trabajos en tiempo y forma. La fecha para la presentación de los trabajos será fijada en el aula virtual. Si algún grupo o alumno no pueden realizar la presentación el día fijado para la convocatoria final, tendrá que realizar una solicitud por escrito, con una propuesta de fecha alternativa. Esta solicitud tendrá que realizarse con una antelación mínima de 15 días naturales, y la fecha propuesta para la presentación del trabajo tendrá que ser previa a la fijada en el aula virtual para el resto de los alumnos.
- Aquellos alumnos que quieran presentarse a la convocatoria extraordinaria del sistema de evaluación final y no hayan presentado previamente el trabajo, solicitarán una fecha de presentación con al menos 15 días naturales de antelación a la fecha oficial del examen.
Autor: Martí Montrull, Pascual
Título: Análisis de estructuras métodos clásicos y matriciales
Editorial: Horacio Escarabajal
Fecha Publicación: 2007
ISBN: 8493296627
Autor: Jurado Albarracín-Martinón, José Angel
Título: Análisis estructural de placas y láminas
Editorial: Universidad da Coruña,
Fecha Publicación: 2004
ISBN: 9788484083184
Autor: Martí Montrull, Pascual
Título: Analisis de estructuras
Editorial: Síntesis
Fecha Publicación: 2020
ISBN: 9788413570396
Autor: Jawad, Maan H.
Título: Theory and Design of Plate and Shell Structures
Editorial:
Fecha Publicación:
ISBN: 9781461526568|99781461526568
Autor: Bath, P
Título: Problems in structural analysis by matrix methods
Editorial: Construction Press
Fecha Publicación:
ISBN:
Autor: Przemieniecky, J.S.
Título: Theory of matrix structural analysis
Editorial: McGraw-Hill
Fecha Publicación: 1968
ISBN:
Autor: Argüelles, R
Título: Cálculo de estructuras (tomo I).
Editorial: UPM
Fecha Publicación: 1981
ISBN:
Autor: Livesley, R.K
Título: Métodos matriciales para cálculo de estructuras.
Editorial: Blume
Fecha Publicación: 1970
ISBN:
Autor: Zingoni A
Título: Shell Structures in Civil and Mechanical Engineering.
Editorial: Thomas Telford
Fecha Publicación: 1997
ISBN:
Aula Virtual: en el Aula Virtual de la UPCT existe la posibilidad de acceso a los contenidos de la asignatura necesarios para su seguimiento/estudio. En esta plataforma virtual se podrá encontrar toda la documentación que el profesor considere relevante para que los alumnos puedan progresar en la asignatura y la información necesaria para que, individualmente o en grupo, se pueda asistir a las actividades programadas.