Guía docente de Análisis de Estructuras (2461131)
Grado
Rama
Módulo
Materia
Curso
Semestre
Créditos
Tipo
Profesorado
Teórico
- Álvaro Blanca Hoyos. Grupo: B
- Enrique García Macías. Grupos: B y C
- Alejandro Enrique Martínez Castro. Grupos: A y B
- María Esther Puertas García. Grupos: A, B y C
Práctico
- Álvaro Blanca Hoyos Grupos: 3, 4 y 5
- Ricardo Albeiro Castro Suárez Grupos: 2, 4 y 6
- Rafael Gallego Sevilla Grupo: 6
- Enrique García Macías Grupo: 5
- Alejandro Enrique Martínez Castro Grupo: 1
- María Esther Puertas García Grupo: 3
Tutorías
Álvaro Blanca Hoyos
EmailEnrique García Macías
EmailAlejandro Enrique Martínez Castro
EmailMaría Esther Puertas García
EmailRicardo Albeiro Castro Suárez
EmailRafael Gallego Sevilla
EmailPrerrequisitos y/o Recomendaciones
Tener cursadas las asignaturas Mecánica para Ingenieros y Teoría de Estructuras.
Tener conocimientos adecuados sobre las asignaturas Física, Análisis Matemático, Matemática Aplicada, Fundamentos de Informática e Ingeniería Gráfica I.
En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación: https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0
Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Grado)
Cálculo matricial de estructuras. Inestabilidad. Elementos finitos.
Resultados del proceso de formación y de aprendizaje
Conocimientos o Contenidos
- C01. Conoce y comprende las matemáticas y otras ciencias básicas inherentes a la ingeniería civil
- C02. Conoce y comprende las disciplinas de ingeniería civil, en el nivel necesario para adquirir el resto de competencias del título, incluyendo nociones de los últimos adelantos.
- C03. Conoce y comprende las técnicas aplicables y métodos de análisis, proyecto e investigación y sus limitaciones en el ámbito de la ingeniería civil.
- C04. Conoce la aplicación de materiales, equipos y herramientas, tecnología y procesos de ingeniería y sus limitaciones en el ámbito de su especialidad
- C05. Conoce las implicaciones sociales, de salud y seguridad, ambientales, económicas e industriales de la práctica de la ingeniería.
Competencias
- COM02. Aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
- COM03. Tener la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
- COM05. Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
- COM06. Poseer la capacidad de análisis y síntesis.
- COM07. Poseer la capacidad de organización y planificación.
- COM08. Comunicar de forma oral y/o escrita.
- COM11. Tener capacidad para la resolución de problemas.
- COM13. Aplicar el razonamiento crítico
- COM14. Aprender de forma autónoma
- COM18. Contribuir al logro de las metas de los ODS incluidas en la categoría Personas (ODS 1, ODS 2, ODS 3, ODS 4 y ODS 5 ).
- COM20. Contribuir al logro de las metas de los ODS incluidas en la categoría Prosperidad (ODS 7, ODS 8, ODS 9, ODS 10, ODS 11).
- COM22. Capacitación científico-técnica para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico de Obras Públicas y conocimiento de las funciones de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, construcción, mantenimiento, conservación y explotación.
- COM23. Comprensión de los múltiples condicionamientos de carácter técnico y legal que se plantean en la construcción de una obra pública, y capacidad para emplear métodos contrastados y tecnologías acreditadas, con la finalidad de conseguir la mayor eficacia en la construcción dentro del respeto por el medio ambiente y la protección de la seguridad y salud de los trabajadores y usuarios de la obra pública.
- COM25. Capacidad para proyectar, inspeccionar y dirigir obras, en su ámbito.
- COM40. Capacidad para aplicar los conocimientos de materiales de construcción en sistemas estructurales. Conocimiento de la relación entre la estructura de los materiales y las propiedades mecánicas que de ella se derivan.
- COM41. Capacidad para analizar y comprender cómo las características de las estructuras influyen en su comportamiento. Capacidad para aplicar los conocimientos sobre el funcionamiento resistente de las estructuras para dimensionarlas siguiendo las normativas existentes y utilizando métodos de cálculo analíticos y numéricos.
- COM54. Conocimiento de la tipología y las bases de cálculo de los elementos prefabricados y su aplicación en los procesos de fabricación.
- COM56. Conocimiento sobre el proyecto, cálculo, construcción y mantenimiento de las obras de edificación en cuanto a la estructura, los acabados, las instalaciones y los equipos propios.
Habilidades o Destrezas
- HD01. Es conscientes del contexto multidisciplinar de la ingeniería
- HD03. Identifica, formula y resuelve problemas de ingeniería en su especialidad; elije y aplica de forma adecuada métodos analíticos, de cálculo y experimentales ya establecidos; reconoce la importancia de las restricciones sociales, de salud y seguridad, ambientales, económicas e industriales.
- HD04. Proyecta, diseña y desarrolla productos complejos, procesos y sistemas en la ingeniería civil, que cumplan con los requisitos establecidos, incluyendo tener conciencia de los aspectos sociales, de salud y seguridad, ambientales, económicos e industriales; así como selecciona y aplica métodos de proyecto apropiados.
- HD05. Proyecta utilizando algún conocimiento de vanguardia de su especialidad de ingeniería.
- HD07. Consulta y aplica códigos de buena práctica y de seguridad de su especialidad.
- HD08. Posee la capacidad y destreza para proyectar y lleva a cabo investigaciones experimentales, interpretar resultados y llegar a conclusiones en el campo de la ingeniería civil.
- HD09. Resuelve problemas complejos, realiza proyectos complejos de ingeniería y llevar a cabo investigaciones propias de su especialidad.
- HD11. Recoge e interpreta datos y manejar conceptos complejos dentro de su especialidad, para emitir juicios que impliquen reflexión sobre temas éticos y sociales.
- HD12. Gestiona complejas actividades técnicas o profesionales o proyectos de ingeniería civil, responsabilizándose de la toma de decisiones.
- HD14. Funciona eficazmente en contextos nacionales e internacionales, de forma individual y en equipo y cooperar tanto con ingenieros como con personas de otras disciplinas.
- HD15. Reconoce la necesidad de la formación continua propia y de emprender esta actividad a lo largo de su vida profesional
Resultados de aprendizaje (Objetivos)
El alumnado debe aprender a:
- Elegir el modelo estructural de cálculo adecuado según la tipología estructural
- Calcular matrices de rigidez elementales bajo diversas condiciones de unión y planos de carga, en distintos sistemas de coordenadas
- Calcular matrices de rigidez globales a partir de las elementales, teniendo en cuenta diferentes condiciones de apoyo y unión en nudos
- Obtener cargas en nudos equivalentes para diferentes hipótesis de cargas en barras y acciones asimilables
- Resolver estructuras completas mediante el Método Directo de la Rigidez, calculando tanto desplazamientos en nudos, como fuerzas en barras y a partir de ellos, diagramas de esfuerzos.
- Evaluar elementos aislados a compresión mediante teoría de 2º orden aplicando la Teoría de Euler, así como evaluar el efecto de excentricidades, imperfecciones, grandes desplazamientos y plasticidad
- Calcular matrices elementales de segundo orden, tanto exactas como utilizando la matriz geométrica
- Calcular la carga global de pandeo de una estructura.
- Modelizar estructuras de elementos lineales mediante elementos finitos.
- Modelizar estructuras tipo sólido mediante elementos finitos.
Programa de contenidos teóricos y prácticos
Teórico
BLOQUE I. CÁLCULO MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
Tema I.1. Conceptos básicos.
- Introducción.
- Métodos matriciales. Relaciones básicas.
- Discretización. Elementos y nudos.
- Métodos de Compatibilidad y Equilibrio.
- Conceptos de matriz de rigidez y matriz de flexibilidad.
Tema I.2. Coordenadas y matrices elementales.
- Sistemas de coordenadas.
- Obtención de las matrices de rigidez elementales.
- Elementos articulados.
- Elementos viga.
- Elementos viga con deformación a cortante.
- Elementos emparrillados.
- Elemento viga tridimensional.
- Transformación de coordenadas.
Tema I.3. El Método Directo de la Rigidez (MDR).
- El elemento y la estructura.
- Formación de la matriz de rigidez.
- Propiedades de la matriz de rigidez.
- Aplicación de las condiciones de contorno.
- Postproceso: determinación de esfuerzos y reacciones.
Tema I.4. Problemas particulares de carga y apoyo.
- Introducción.
- Cargas aplicadas en barras.
- Asientos en apoyos.
- Efectos térmicos y defectos de montaje.
- Apoyos no concordantes y apoyos elásticos.
Tema I.5. Técnicas complementarias de análisis.
- Introducción.
- Condensación de grados de libertad.
- Libertades en barras.
- Subestructuras o macroeelementos.
- Ligaduras de movimientos.
- Nudos flexibles.
BLOQUE II. INESTABILIDAD DE ESTRUCTURAS
Tema II.0. Introducción a las Ecuaciones Diferenciales Ordinarias.
Tema II.1. Inestabilidad de barras comprimidas.
- Motivación.
- Ejemplos sencillos de comportamiento no lineal.
- Pandeo de una columna aislada articulada.
- Pandeo de columnas: influencia de las condiciones de contorno.
- Ecuación Diferencial de Pandeo de Columnas.
- Longitud de pandeo. Hipérbola de Euler.
- Pandeo con imperfecciones.
Tema II.2. Inestabilidad global de estructuras.
- Introducción.
- Modos de pandeo global.
- El elemento viga-columna.
- Análisis no lineal de estructuras en segundo orden: efecto P-Delta.
- Pandeo global de estructuras.
BLOQUE III. ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS MEDIANTE EL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS
Tema III.1. El Método de los Elementos Finitos: elementos barra.
- Introducción.
- MEF para barras a axil.
- Integración numérica.
- MEF para vigas delgadas.
- MEF para vigas gruesas.
Tema III.2. El Método de los Elementos Finitos: elasticidad lineal.
- Introducción.
- MEF para elasticidad bidimensional.
- Elementos lineales.
Práctico
Prácticas con software especializado en cálculo de estructuras
- Estructuras Articuladas Planas.
- Pórticos planos.
- Inestabilidad y no linealidad geométrica.
- Elementos finitos para elasticidad.
Bibliografía
Bibliografía fundamental
- Ávila Cruces, F.; Puertas García, M.E.; Martínez Castro, A.E.; Gallego Sevilla, R. Cálculo Matricial de Estructuras. Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual. http://hdl.handle.net/10481/67070
- Martínez Castro, A.E.; Puertas García, M.E.; Gallego Sevilla, R. Inestabilidad de Estructuras. Universidad de Granada. Departamento de Mecánica de Estructuras e Ingeniería Hidráulica. 2015. http://hdl.handle.net/10481/36616
- Martínez Castro, A.E.; Puertas García, M.E.; Gallego Sevilla, R. Cuadernos interactivos del Método de los Elementos Finitos. Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual.
Bibliografía complementaria
- Samartín Quiroga, A. y Gónzalez de Cangas, J.R., Cálculo Matricial de estructuras, Colegio ICCP, 2001.
- Celigüeta, J.T., Curso de Análisis Estructural, Eunsa, 2008
- Martí Montrull, P., Análisis de estructuras: métodos clásicos y matriciales, HE Editores, 2003
- Monleón Cremadas, S., Análisis de vigas, arcos, placas y láminas, UPV, 1999.
- Oñate, E., Análisis de Estructuras mediante el Método de los Elementos Finitos, UPC.
- Z. Bažant and L. Cedolin. Stability of Structures. Elastic, Inelastic, Fracture and Damage Theories. World Scientific, 2010.
- J. Domínguez. Elementos para el Cálculo de Estructuras Metálicas. Servicio de publicaciones. ETSII Las Palmas de Gran Canaria, 1982.
- T. V. Galambos and A. E. Surovek. Structural Stability of Steel: Concepts and Applications for Structural Engineers. John Wiley and Sons, 2008.
- S. P. Timoshenko and J. M. Gere. Theory of Elastic Stability. Dover Publications, 2009.
Enlaces recomendados
Plataforma PRADO de la asignatura
Metodología docente
- MD01. Exposiciones en clase del docente. Podrán ser: 1) Lección magistral: presentación de conceptos teóricos y desarrollo de contenidos; 2) Clases de problemas: resolución de supuestos prácticos;3) Seminarios: ampliación y profundización en aspectos concretos;4) Aula invertida: transferencia del proceso de aprendizaje fuera de la clase. Se motivará al estudiantado a la reflexión, para el descubrimiento de las relaciones entre conceptos y tratando de formarle mentalidad crítica; se fomentará la participación y el debate; se optimizará el tiempo presencial para facilitar y potenciar otros procesos de adquisición y práctica de conocimientos y competencias.
- MD02. Prácticas bajo supervisión del docente. Podrán ser: 1) En aula: resolución de casos analítica o numéricamente; 2) De laboratorio: supuestos reales; 3) De campo: visitas en grupo a obra, instalaciones y empresas; 4) Aprendizaje basado en proyectos o casos prácticos. El estudiantado adquirirá las destrezas y competencias necesarias para la aplicación de conocimientos; desarrollará habilidades instrumentales y competencias prácticas; contextualizará conocimientos y su implantación; aprenderá a resolver problemas.
- MD03. Trabajos de forma no presencial. Actividades propuestas por el docente para realizar individualmente o en grupo. Los estudiantes presentarán en público, desarrollando las habilidades, destrezas y competencias transversales de la materia; mejorarán el aprendizaje cooperativo, mediante la interacción entre estudiantes, y con el docente con un enfoque interactivo de organización del trabajo.
- MD04. Tutorías académicas. Personalizadas o en grupo donde el docente supervisará el desarrollo del trabajo no presencial, reorientará a los estudiantes en aspectos que detecte y aconsejará sobre bibliografía.
- MD05. Exámenes. Actividad que podrá formar parte del procedimiento de evaluación.
Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final)
Evaluación ordinaria
La Evaluación Continua se realizará del siguiente modo:
1. Pruebas teórico-prácticas (50%): Se realizarán tres pruebas teórico-prácticas presenciales. El formato de estos exámenes se especificará en cada caso en la convocatoria de las pruebas.
- Primer Parcial: Cálculo Matricial.
- Segundo Parcial: Inestabilidad de Estructuras.
- Tercer Parcial: Método de los Elementos Finitos.
2. Pruebas cortas o test de marcas de 15 minutos, en clase (10%): De forma periódica se realizarán en clase ejercicios cortos que serán entregados a través de la plataforma PRADO o corregidos mediante un sistema de marcas.
3. Estudio y Trabajo individual (20%): Estas actividades consistirán en la realización de prácticas o cuestionarios individualizados en la plataforma PRADO. Este trabajo tendrá carácter estrictamente individual, y cualquier detección de copia o fraude será calificado con 0 puntos en la asignatura.
- Para la realización de algunas de las cuestiones se hará uso del lenguaje de programación Python, a nivel básico. No se requieren conocimientos previos de este lenguaje. Se empleará como herramienta que permita realizar operaciones matemáticas con matrices (suma, multiplicación, ensamblaje, resolución del sistema de ecuaciones, resolución de problemas de valores propios generalizados, funciones, objetos, gráficas, etc).
4. Prácticas informáticas (20%): Se propondrá la realización por parte del estudiantado de una serie de prácticas individuales que le permitirán trabajar de forma autónoma con un programa de cálculo de estructuras. La realización de estas prácticas es estrictamente individual. En caso de detectarse plagio o copia, el estudiante tendrá la calificación de 0 puntos global en la asignatura. El sistema de trabajo se dividirá en 2 fases:
- Fase de trabajo y entrega (80% de la calificación de cada taller): Durante el plazo de 1 semana, de forma individual, el alumno realizará una práctica, que será personalizada. La entrega será en formato pdf y de forma anónima. La práctica se redactará en formato OpenOffice o Word, y se convertirá en formato pdf. La práctica se redactará por aspectos, que posteriormente formarán la base para la evaluación por pares.
- Fase de revisión (20% de la calificación): Al final de la fase de entrega, se asignará a cada participante 3 trabajos. El profesorado proporcionará una guía de evaluación. Cada alumno deberá evaluar y proporcionar comentarios de retroalimentación.
Régimen de asistencia.
La asistencia a todas las clases tanto teóricas como prácticas es recomendable. El estudiantado debe tener en cuenta que en el desarrollo de las clases se realizarán actividades que computan en la evaluación continua.
Criterio de calificación para evaluación continua.
Será condición necesaria obtener una nota mínima de 3 puntos sobre 10 en cada una de las pruebas teórico-prácticas presenciales y 4 puntos sobre 10 al realizar la media ponderada de las pruebas. Sólo en ese caso se sumarán el resto de las calificaciones de evaluación por curso. La media ponderada de las pruebas se obtendrá aplicando 40% a los bloques de cálculo matricial e Inestabilidad y 20% al bloque de Elementos Finitos.
En caso de no cumplirse estos criterios, no se contabilizarán el resto de las calificaciones de evaluación continua, suponiendo directamente la no superación de la asignatura en la convocatoria ordinaria. Se establecerá una calificación numérica basada en el porcentaje de actividades realizadas hasta el momento de obtener dicha calificación, no superándose en ningún caso los 4.5 puntos.
Si tras la realización de cualquiera de los parciales se obtiene una calificación inferior a 3/10 se podrá realizar el examen correspondiente en la convocatoria ordinaria. En ningún caso, se aplicarían los criterios de evaluación única final.
En la fecha prevista para el examen final de la convocatoria ordinaria se podrán realizar los parciales no superados en evaluación continua siempre que el resto de las actividades tengan una calificación superior a 5. En caso contrario, seguirán las especificaciones establecidas en la Evaluación Única Final y que son descritas en el apartado correspondiente de esta guía docente.
Evaluación extraordinaria
La Evaluación Extraordinaria se realizará del siguiente modo:
Se realizará un único examen, con tres partes, correspondientes a cada uno de los bloques en que se divide la asignatura.
- Cálculo Matricial
- Inestabilidad
- Elementos Finitos
Para aprobar este examen será necesario cumplir los siguientes requisitos:
- Obtener un mínimo de 5 puntos sobre 10 en el bloque de Cálculo Matricial.
- Obtener un mínimo de 5 puntos sobre 10 en otro de los dos bloques B o C.
- Obtener en el tercer bloque restante una nota mínima de 3 puntos sobre 10.
- Obtener una media ponderada superior a 5 puntos (40% Matricial, 40% Inestabilidad,20% Elementos Finitos).
El estudiantado que ha seguido el sistema de evaluación continua, podrá optar a examinarse de los parciales no superados (nota inferior a 5) en dicha evaluación, siempre que el resto de actividades de la evaluación continua tengan una calificación superior a 5 puntos. En tal caso se obtendrá la calificación final considerando los criterios de evaluación continua previstos en esta guía.
Evaluación única final
La Evaluación Única Final se realizará del siguiente modo:
Se realizará un único examen, con tres partes, correspondientes a cada uno de los bloques en que se divide la asignatura.
- Cálculo Matricial
- Inestabilidad
- Elementos Finitos
Para aprobar este examen será necesario cumplir los siguientes requisitos:
- Obtener un mínimo de 5 puntos sobre 10 en el bloque de Cálculo Matricial.
- Obtener un mínimo de 5 puntos sobre 10 en otro de los dos bloques B o C.
- Obtener en el tercer bloque restante una nota mínima de 3 puntos sobre 10.
- Obtener una media ponderada superior a 5 puntos (40% Matricial, 40% Inestabilidad,20% Elementos Finitos).
Información adicional
Los estudiantes están obligados a actuar en las pruebas de evaluación de acuerdo con los principios de mérito individual y autenticidad del ejercicio. Cualquier actuación contraria en ese sentido dará lugar a la calificación numérica de cero (artículo 13 de la NCG71/2). En consecuencia, la detección de una acción fraudulenta tanto en el examen como en cualquier actividad individual que se proponga supondrá una calificación final de cero.
Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).
Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).