Guía Docente 2015/2016

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Texto completo

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Guía Docente 2015/2016

CÁLCULO AVANZADO DE ESTRUCTURAS

Advanced Structural Analysis

Master en INGENIERÍA DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS

Modalidad de enseñanza Presencial

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CÁLCULO AVANZADO DE ESTRUCTURAS

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ÍNDICE

CÁLCULO AVANZADO DE ESTRUCTURAS ... 3

Breve descripción de la asignatura ... 4

Brief Description ... 4

Requisitos Previos ... 4

Objetivos ... 4

Competencias y resultados de aprendizaje ... 5

Metodología ... 7

Metodologías docentes ... 8

Temario ... 9

Relación con otras asignaturas del Plan de Estudios ... 10

Sistema de evaluación ... 11

Bibliografía y fuentes de referencia ... 12

Web relacionadas ... 12

Recomendaciones para el estudio y la Docencia ... 13

Material didáctico necesario ... 13

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CÁLCULO AVANZADO DE ESTRUCTURAS

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CÁLCULO AVANZADO DE ESTRUCTURAS

MÓDULO: (II) TECNOLOGÍA ESPECÍFICA

MATERIA: INGENIERÍA DE LAS ESTRUCTURAS

CARÁCTER: Obligatoria.

Nº DE CRÉDITOS: 6 ECTS

UNIDAD TEMPORAL: PRIMER Curso SEGUNDO Cuatrimestre.

PROFESOR/A ASIGNATURA: D. Alejandro M. Hernández Díaz amhernandez@ucam.edu

D. Javier Fernando Jiménez Alonso jfjimenez@us.es

HORARIO ATENCIÓN ALUMNOS/AS: Martes 11,00 a 12,00 horas

COORDINADORES Materia D. Alejandro Mateo Hernández Díaz

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CÁLCULO AVANZADO DE ESTRUCTURAS

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Breve descripción de la asignatura

Esta asignatura constituye la continuación natural de las asignaturas de Mecánica de Medios Continuos y Análisis Matricial de Estructuras impartidas en el primer semestre del máster.

El primer bloque de la asignatura se centra fundamentalmente en los métodos analíticos y semi-analíticos de resolución del problema elástico, para seguidamente establecer los fundamentos del método de elementos finitos. Asimismo, se introduce el análisis estructural en segundo orden haciendo uso de métodos matriciales.

El segundo bloque de la asignatura se ocupa del análisis dinámico de estructuras y los aspectos básicos del proyecto sismorresistente. Asimismo, se introducen las bases para la evaluación de la integridad y el daño estructural.

Brief Description

This course is the natural continuation of the preceding courses ‘Continuum Mechanics’ and ‘Matrix structural analysis’ corresponding to the first semester.

The first part of the course mainly focuses on the analytical and semi-analytical methods for solving the elastic problem and, subsequently, the basics of the Finite Element Method are presented. Finally, the matrix formulation of second-order structural analysis is also introduced.

The second part of the course introduces the dynamic analysis of structural systems and the principles of the seismic structural design, as well as the basics of the fracture and damage evaluation.

Requisitos Previos

No se establecen requisitos previos.

Objetivos

 Introducir al alumno en el análisis avanzado de estructuras en ingeniería civil a partir de los conocimientos adquiridos en las asignaturas precedentes de formación básica.

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Competencias y resultados de aprendizaje

Competencias Generales del Título en el Marco Común Europeo de Referencia para las Lenguas

 (MCER5) Comprender los puntos principales de textos claros y en lengua estándar si tratan sobre cuestiones que le son conocidas; ya sea en situaciones de trabajo, de estudio o de ocio.

 (MCER7) Producir textos sencillos y coherentes sobre temas que le son familiares o en los que tiene un interés personal.

 (MCER8) Describir experiencias, acontecimientos, deseos y aspiraciones, así como justificar brevemente sus opiniones o explicar sus planes.

Competencias Generales del Título en el Marco Español de Calificaciones para Educación Superior

 (MECES1) Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

 (MECES2) Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos o juicios.

 (MECES3) Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones (y los conocimientos y razones últimas que las sustentan) a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.

 (MECES4) Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser, en gran medida, autodirigido o autónomo.

 (MECES5) Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas; a menudo, en un contexto de investigación.

Competencias transversales

Instrumentales

o (T1) Capacidad de análisis y síntesis.

o (T2) Capacidad de organización y planificación. o (T3) Comunicación oral y escrita en la lengua nativa. o (T4) Conocimiento de una lengua extranjera.

o (T5) Conocimiento de informática relativo al ámbito de estudio. o (T6) Capacidad de gestión de la información.

o (T7) Resolución de problemas.  Personales

o (T14) Razonamiento crítico. o (T15) Compromiso ético.

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6  Sistémicas

o (T16) Aprendizaje autónomo.

o (T17) Adaptación a nuevas situaciones. o (T18) Creatividad e innovación.

o (T19) Liderazgo.

o (T23) Capacidad de reflexión.

Competencias generales de la Universidad (UCAM)

o (UCAM1) Considerar los principios del humanismo cristiano como valores esenciales en el desarrollo de la práctica profesional.

o (UCAM2) Ser capaz de proyectar los conocimientos, habilidades y destrezas adquiridos para promover una sociedad basada en los valores de la libertad, la justicia, la igualdad y el pluralismo.

Competencias específicas

 (TE2) Conocimiento y capacidad para el análisis estructural mediante la aplicación de los métodos y programas de diseño y cálculo avanzado de estructuras, a partir del conocimiento u comprensión de las solicitaciones; y su aplicación a las tipologías estructurales de la Ingeniería Civil. Capacidad para realizar evaluaciones de integridad estructural.

Resultados del aprendizaje

 Conocer, comprender y detectar las solicitaciones en las estructuras.  Diseñar estructuras y edificaciones de obra civil.

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Metodología

Metodología Horas Horas de trabajo

presencial Horas de trabajo no presencial Clases en el aula 30 60 horas (40 %) Tutorías 12 Prácticas 12 Evaluación en el aula 6 Estudio personal 45 90 horas (60 %) Lecturas y Búsqueda de Información 9

Resolución de Ejercicios y Trabajos Prácticos 13,5

Realización de Trabajos 13,5

Preparación de Presentaciones Orales y Debates 9

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Metodologías docentes

Actividades presenciales:

Clases teórico – prácticas:

Las clases teóricas serán sesiones que se utilizarán para explicar los contenidos del programa de la materia y guiar al alumno a través del material teórico, utilizando los aspectos especialmente relevantes y las relaciones entre los diferentes contenidos.

Las actividades prácticas, se podrán desarrollar tanto en el aula como en el Laboratorio de Ingeniería Civil, en las Aulas de Informática o, eventualmente, en cualquier empresa con que la Universidad Católica tiene desarrollados convenios a tal efecto

Tutorías académicas:

Se realizarán tutorías, individualizadas y en grupos reducidos, con el objetivo de aclarar dudas y problemas planteados en el proceso de aprendizaje, dirigir trabajos, revisar y discutir los temas presentados en clase, afianzar conocimientos y comprobar la evolución en el aprendizaje de los alumnos.

Evaluación:

Se realizarán todas las actividades necesarias para evaluar a los alumnos en clase a partir de los resultados de aprendizaje en que se concretan las competencias adquiridas por el alumno en la materia.

Actividades no presenciales:

Estudio personal:

Teórico y práctico, del alumno, con el fin de asimilar los materiales y temas presentados en las clases, preparando posibles dudas a resolver en las tutorías, así como cualquier materia objeto de examen.  Lecturas recomendadas y búsqueda de información:

Lectura y síntesis de las lecturas recomendadas por los profesores y de aquellas que el alumno pueda buscar por su cuenta. Este proceso resultará vital para una correcta preparación de los ejercicios, casos y trabajos propuestos en clase, y para que el alumno acceda a fuentes de información relevante en el mundo de la Ingeniería Civil.

Resolución de Ejercicios y Casos Prácticos:

Resolución de ejercicios y casos prácticos propuestos, tanto individualmente como en grupo.  Realización de Trabajos:

Realización de Trabajos prácticos y teóricos propuestos, tanto individualmente como en grupo.  Preparación de Presentaciones Orales y Debates:

Preparación de presentaciones orales y debates a realizar en el aula, tanto individualmente como en grupo, sobre diferentes formas de cómo abordar un problema de Ingeniería Civil.

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Temario

Programa de la enseñanza teórica

BLOQUE I: ESTÁTICA.

TEMA 1. MÉTODOS DE RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA ELÁSTICO

.

Revisión de los métodos de rigidez y flexibilidad. Métodos analíticos y semi-analíticos. Función de Airy. Forma débil del problema elástico. El Método de los Elementos Finitos. El Método de las Banda Finitas.

TEMA 2. ANÁLISIS ESTRUCTURAL EN SEGUNDO ORDEN.

Fundamentos generales del análisis no-lineal geométrico. Introducción al análisis matricial de estructuras en segundo orden.

BLOQUE II: DINÁMICA

TEMA 1. SISTEMAS DINÁMICOS DE UN GRADO DE LIBERTAD

.

Ecuación de la dinámica para sistemas de un grado de libertad (SDOF). Análisis de un sistema en vibración libre. Análisis en el dominio del tiempo. Integral de Duhamel. Análisis en el dominio de la frecuencia. Transformada de Fourier. Análisis SDOF frente a carga armónica. Amortiguamiento. Análisis SDOF frente a carga periódica. Análisis SDOF frente a carga impulsiva. Métodos de integración numérica. Métodos de Newmark-Beta para SDOF. Autoexcitación.

TEMA 2. SISTEMAS DINÁMICOS DE VARIOS GRADOS DE LIBERTAD.

Ecuación de la dinámica para sistemas de múltiples grados de libertad (MDOF) y sistemas continuos. Definición de las matrices de rigidez, masa y amortiguamiento. Vibración libre de un MDOF. Modos de vibración. Superposición modal. Normalización. Respuesta dinámica de sistemas bajo cargas generales. Métodos de Newmark-Beta para MDOF. Formulación incremental.

TEMA 3. PROYECTO SISMORRESISTENTE

.

Definición de la acción sísmica mediante acelerogramas y espectros elásticos de respuesta. Método de cálculo sísmico basado en los espectros de respuesta. Método de cálculo sísmico basado en la integración temporal de acelerogramas reales o analíticos. Evaluaciones de integridad y daño estructural.

Programa de la enseñanza práctica

PRÁCTICAS 01.- Problema elástico. Función de Airy.

PRÁCTICAS 02.- Cálculo en segundo orden mediante métodos matriciales.  PRÁCTICAS 03.- Determinación de la ecuación de la dinámica para SDOF. PRÁCTICAS 04.- Análisis de sistemas SDOF en vibración libre. Aplicaciones. PRÁCTICAS 05.- Respuesta SDOF a carga armónica en el domino de la frecuencia. PRÁCTICAS 06.- Respuesta SDOF a carga impulsiva en el domino del tiempo.

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10  PRÁCTICAS 07.- Autoexcitación debida a cargas de viento.

PRÁCTICAS 08.- Integración numérica de la respuesta de un SDOF ante carga impulsiva.  PRÁCTICAS 09.- Integración numérica de la respuesta de un SDOF ante un acelerograma.  PRÁCTICAS 10.- Definición de un espectro de respuesta a partir de un sismo real.

PRÁCTICAS 11.- Determinación matrices de rigidez, masa y amortiguamiento de MDOF. PRÁCTICAS 12.- Determinación de los modos de vibración y frecuencias naturales MDOF. PRÁCTICAS 13.- Respuesta MDOF a carga impulsiva (descomposición modal).

PRÁCTICAS 14.- Respuesta MDOF frente a carga sísmica (análisis modal-espectral). PRÁCTICAS 15.- Análisis normativo de un sistema MDOF bajo carga sísmica.

Relación con otras asignaturas del Plan de Estudios

 ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS.

 MODELOS DE APLICACIÓN INFORMÁTICA EN ESTRUCTURAS.  TIPOLOGÍA DE ESTRUCTURAS

 PUENTES

 TÚNELES Y CIMENTACIONES ESPECIALES  PATOLOGÍA Y VIDA ÚTIL DE ESTRUCTURAS

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Sistema de evaluación

Convocatoria Ordinaria

El sistema de evaluación estará conformado por los siguientes hitos:

Primera Prueba Parcial (45%): Prueba escrita consistente en resolución de una parte teórica (test y alguna pregunta de desarrollo de mediana extensión) y una parte práctica (problemas a resolver). Se realizará aproximadamente a mitad del cuatrimestre.

o Se valorará:

 Claridad de conceptos y capacidad de razonamiento demostrados.  Metodología seguida.

 Resolución correcta de los ejercicios prácticos.

o Prueba compensatoria bajo la condición de superar la nota de corte, establecida en cuatro (4) puntos sobre diez (10).

Segunda Prueba Parcial (45%): Con los mismos criterios que la primera prueba parcial, cubrirá la segunda mitad de la asignatura y se realizará al final del cuatrimestre.

Trabajos y Prácticas (10%): Forman parte de este item las tareas asignadas a los alumnos para su entrega en fecha.

o Se valorará:

 Claridad de conceptos y capacidad de razonamiento demostrados.  Metodología seguida.

 Resolución correcta de los ejercicios prácticos planteados.

o Prueba compensatoria bajo la condición de superar la nota de corte, establecida en cuatro (4) puntos sobre diez (10).

Para poder superar la asignatura será necesario obtener, al menos, una nota de cuatro (4) puntos en cada uno de los ítems anteriores y un cinco (5) en la media ponderada de la totalidad de las calificaciones.

Se efectuará una prueba Final, posterior a los dos parciales, a aquellos alumnos que no hayan superado alguno de los criterios comentados anteriormente, extendiéndose dicha evaluación a aquellos que, voluntariamente, tengan aspiraciones a mejorar nota.

En el apartado de “Trabajos y Prácticas”, la no superación se habrá de solventar con la superación de una prueba práctica presencial.

Convocatoria de Septiembre:

Se evaluará, de forma análoga a la descrita para la Convocatoria Ordinaria, con una prueba en que el alumno será evaluado de los ítems que no hubiera superado en el régimen de Convocatoria Ordinaria.

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Bibliografía y fuentes de referencia

Bibliografía básica

 Argüelles Álvarez, R. (1981) Cálculo de Estructuras. Tomo I y II, Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes, Madrid.

 Chopra, A.K. (2012) Dynamics of structures: theory and applications to earthquake engineering, Ed. Prentice-Hall.

Bibliografía complementaria

 Car, E., López Almansa, F., Oller, S. (2000) Estructuras sometidas a acciones dinámicas, CIMNE, Barcelona.

 Clough, R.W., Penzien, J. (1993) Dynamics of structures, Ed. Mc Graw-Hill, New York.  Paz, M. (1992) Dinámica estructural: teoría y cálculo, Ed. Reverté, Barcelona.

 Monleón Cremades, S. (1999), Análisis de vigas, arcos, placas y láminas: una presentación unificada, Universidad Politécnica de Valencia.

Web relacionadas

 http://www.cimne.com/  http://www.mecanica.upm.es/  Campus Virtual de la asignatura

 Se aconseja el uso de los textos disponibles en Ingebook a través de la página web de la biblioteca virtual de UCAM.

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Recomendaciones para el estudio y la Docencia

Para un adecuado aprovechamiento de la asignatura se recomienda:

 Participar en las clases de forma activa.

 Estudiar la asignatura diariamente, realizando los ejercicios propuestos y llevando un horario de estudio regular desde el inicio de curso.

 Utilizar el Campus Virtual.

 Orientar el estudio al razonamiento argumentado de los contenidos de la asignatura.  Consultar la Bibliografía.

 Acudir a Tutorías individuales, sin esperar a la proximidad de los exámenes

Asimismo, tanto

para un mejor aprovechamiento académico

como para fomentar los valores de respeto y excelencia acordes con el espíritu universitario y con el ideario de UCAM, para las clases se exigirá:

 Asistencia (según Normativa interna de la Universidad).  Puntualidad.

 Prescindir del uso de teléfonos móviles.

 Vestir con el decoro acorde al entorno académico (no se admite acudir en ropa de deporte o de playa…)

Las excepciones que sean pertinentes en cada caso, respecto a los puntos anteriores, serán reguladas por el profesor de la asignatura y su Coordinador de Materia; siempre dentro del marco normativo establecido por la Universidad.

Material didáctico necesario

En las convocatorias de exámenes de la asignatura (que se publicarán tanto en el campus virtual como en el tablón de anuncios del departamento de ingeniería civil) el profesor/es responsable/s de la asignatura indicarán el tipo de material necesario y permitido.

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Tutorías

Las tutorías tienen el fin de consolidar los conocimientos, habilidades y destrezas impartidos en las clases de la asignatura, a la vez que ayudarán en la resolución de cuestiones y dudas planteadas por los alumnos. Las horas dedicadas a tutorías se dedicarán también a la realización, seguimiento y valoración de trabajos que faciliten la comprensión de la metodología y sistemas de evaluación de la misma.

Sesiones de Tutoría en Grupo

Las sesiones de tutoría grupales se dedicarán a actividades que potencien el aprendizaje de los contenidos y procedimientos propios de la asignatura.

Los objetivos formativos planteados para la tutoría son:

 Ayudar al alumno a asimilar la metodología para la resolución de problemas.  Orientar la realización de las prácticas y trabajos.

 Proporcionar perspectivas sobre la aplicación de los contenidos de la asignatura.  Resolver dudas sobre los contenidos y ejercicios de la asignatura.

Para cubrir estos objetivos se planificarán las siguientes actividades formativas:  Sesiones sobre la metodología para la resolución de problemas.

 Seminarios complementarios relacionados con la asignatura.

 Sesiones de refuerzo para aclaración de dudas y repaso de los conceptos importantes para la inmediata preparación de exámenes.

Sesiones de Tutoría Individual

Las sesiones de tutoría individual se centrarán en:  Orientación del estudio personal.

 Aclaración de las dudas, tanto conceptuales como metodológicas, a nivel personal.  Seguimiento de las prácticas y ejercicios evaluables.

Para ello, el cauce general será la entrevista personal presencial. Para dichas sesiones conviene reservar cita con anterioridad, vía correo electrónico, con el fin de evitar solapamientos. El horario preferente será el de oficial de atención a los alumnos pero pueden habilitarse otros horarios previa cita.

Otros aspectos de la Tutoría.

La Universidad dispone de un Cuerpo Especial de Tutores que realiza tutoría personal con los estudiantes matriculados en la Titulación. El tutor/a personal acompaña a los estudiantes durante toda la etapa universitaria. Se puede consultar el siguiente enlace:

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