MECÁNICA DE ESTRUCTURAS

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1 MECÁNICA DE ESTRUCTURAS Máster Universitario en Ingeniería Industrial Universidad de Alcalá Curso Académico2014/2015 Curso 1º Cuatrimestre 1º

2 GUÍA DOCENTE Nombre de la asignatura: Código: Mecánica de Estructuras Titulación en la que se imparte: Máster Universitario en Ingeniería Industrial Departamento: Teoría de la Señal y las Departamento y Área de Comunicaciones Conocimiento: Área: Ingeniería Mecánica Carácter: Obligatoria Créditos ECTS: 4,5 Curso y cuatrimestre: Curso 1º Cuatrimestre 1º Emiliano Pereira González Profesorado: Cristina Alén Cordero José Luís Pérez Díaz Horario de Tutoría: Pendiente de determinar Idioma en el que se imparte: Español 1. PRESENTACIÓN Las estructuras están presentes en (o forman parte de) edificios, vehículos, aeronaves, máquinas, prótesis, apoyos y soportes de líneas e instalaciones. Su dominio es pues esencial para el ingeniero industrial. De su capacidad de diseñar, calcular, optimizar, ejecutar y verificar estructuras dependerá que los elementos resistan los esfuerzos necesarios sin colapsar, garantizando a su vez especificaciones de peso, rigidez y/o coste. Esta asignatura pretende complementar la formación del alumno en teoría de elasticidad, resistencia de materiales y teoría de estructuras, de manera que se adquieran las competencias adecuadas para cursar las siguientes asignaturas posteriores: Construcciones y Urbanismo Industrial, Instalaciones Industriales I e Instalaciones Industriales II. Los resultados de aprendizaje esperados en el alumno con esta asignatura son los siguientes: Conocimientos sobre la teoría de elasticidad y resistencia de materiales. Capacidad de analizar y diseñar estructuras empleadas en construcciones industriales. 2

3 Para abordar con éxito esta asignatura será necesario tener conocimientos previos sobre Teoría de Elasticidad y Resistencia de Materiales. Más concretamente se recomienda tener conocimientos de: 1) Análisis de estructuras articuladas sencillas compuestas de barras. Ecuaciones de equilibrio estático, cálculo de fuerzas de tracción-compresión a las que están sometida cada una de ellas y obtención de las deformaciones producidas en cada uno de los elementos. 2) Análisis y diseño de vigas a flexión. Análisis isostático e hiperestático de primer orden. Obtención de momento flector máximo y fuerza cortante máxima. Selección comercial de perfiles de viga en función del momento flector máximo (Navier) y fuerza cortante máxima (Collignon). Flecha máxima de una viga sometida a cargas transversales. 3) Estado tensional bidimensional y tridimensional. Definición de un estado de tensiones. Círculos Mohr. Obtención de tensiones principales, tensión cortante máxima y cálculo de la tensión normal y tangencial del estado de tensiones sobre un plano cualquiera. 4) Torsión. Análisis y diseño de vigas y ejes de transmisión con sección circular sometidas a fuerzas de torsión. 5) Pandeo. Análisis y diseño de columnas. 2. COMPETENCIAS Esta asignatura contribuye a adquirir las competencias Básicas, Generales y Transversales que se detallan en el siguiente listado: Competencias Básicas, Generales y Transversales. Además, esta asignatura contribuye a adquirir las siguientes competencias específicas: Código CE6 Competencias a adquirir Conocimiento y utilización de los principios de la resistencia de materiales y capacidad para el cálculo y diseño de estructuras y construcciones industriales. 3. CONTENIDOS En este punto se describen los bloques de contenido en los que se divide la asignatura. No se detallan los contenidos ni el número de horas porque dependerá del nivel de los alumnos que cursen este complemento de formación. 3

4 Bloques de contenido (se pueden especificar los temas si se considera necesario) Bloque 1: Introducción al análisis y diseño de estructuras. Describir y motivar las estructuras más utilizadas. Plantear ejemplos sencillos de análisis y diseño de estructuras. Prueba de nivel. Bloque 2: Complementos de formación de teoría de elasticidad. Análisis y diseño de sólidos sometidos a cargas combinadas. Tensión/Deformación. Bloque 3: Complementos de formación de resistencia de materiales. Desarrollo y aplicación de métodos de cálculo para el análisis y diseño de estructuras. Bloque 4: Introducción y consideraciones prácticas para el diseño de estructuras de acero y hormigón. Acero y hormigón desde un punto de vista comercial. Estado límites últimos y de servicio en estructuras construidas con acero u hormigón. Iniciación al diseño y proyecto de estructuras. Bloque 5: Importancia de los nuevos materiales en el desarrollo de estructuras en el siglo XXI. Posibilidades que ofrecen los nuevos materiales. Nuevos retos y problemas. 4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE.-ACTIVIDADES FORMATIVAS 4.1. Distribución de créditos(especificar en horas) Número de horas presenciales: Número de horas del trabajo propio del estudiante: Total horas 43h (clases teóricas, de problemas y laboratorio) + 2h (pruebas) 67 h 112 h 4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos Las actividades formativas presenciales que se han planificado para cada tema se dividen en clases expositivas, clases de problemas, prácticas de laboratorio, tutorías y trabajo de seguimiento Clases expositivas Presentación de los contenidos básicos y generales en sesiones presenciales. 4

5 Clases de problemas y prácticas de laboratorio Profundización de los contenidos a través del estudio y resolución de casos prácticos por aplicación directa de los conocimientos teóricos, por parte del profesor, y del uso de material (apuntes, libros, ) por parte del estudiante Tutorías Asistencia al alumno (resolución de dudas) mediante tutorías individuales y/o tutorías de grupos reducidos (2-8 alumnos). Las tutorías son para: i) aclaración de dudas de los contenidos vistos en las clases de expositivas, de problemas y laboratorio y ii) profundizar en los contenidos necesarios para la realización del trabajo propuesto. Las tutorías no son clases particulares donde se vayan a explicar de nuevo los conceptos y ejercicios vistos en las clases expositivas y de grupos grandes Trabajo de seguimiento (ejercicios, pruebas y defensa del trabajo) El trabajo de seguimiento, que se podrá realizar de forma individual o grupal, consta de: Resolución y entrega al profesor de la asignatura durante las sesiones de problemas y prácticas de laboratorio. Entrega y defensa del trabajoque ponga en práctica todos los conocimientos vistos en la asignatura. Corrección de ejercicios entregados por el propio estudiante o por otro compañero. Corrección de un trabajo entregado por otro compañero. 5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y de calificación 5.1. Criterios de Evaluación El proceso de evaluación tiene por objetivo valorar el grado y profundidad de las competencias adquiridas por el alumno. En consecuencia, los criterios de evaluación que se apliquen en las diversas pruebas que forman parte del proceso, garantizarán que el alumno posee el nivel adecuado en los siguientes conocimientos y destrezas: Análisis y diseño de sólidos sometidos a cargas combinadas. Compresión y aplicación de métodos para el análisis y dimensionamiento de estructuras. 5

6 Compresión de las consideraciones prácticas a tener en cuenta para el diseño y dimensionamiento de estructuras de acero y hormigón. Capacidad de diseñar y dimensionar estructuras simples. Conocimiento de los nuevos materiales utilizados en la construcción. De forma global, la evaluación del alumno se hará en base a los siguientes criterios: Que el alumno comprenda los conceptos e ideas básicas de cada bloque de contenidos. Que el alumno aplique los conocimientos a la resolución de casos prácticos, tanto trabajados en clase como de forma individual y en pruebas parciales. Que participe activamente en el trabajo de grupo y que muestre iniciativa en la resolución de problemas. Que el alumno resuelva de un modo comprensivo los problemas propuestos, razonando los procedimientos aplicados y que sea capaz de interpretar críticamente los resultados obtenidos. Que haya una evolución continua en el aprendizaje y una integración de todos los contenidos de la asignatura. 5.2 Procedimientos y Criterios de Calificación En la tabla siguiente se resumen los dos procedimientos de evaluación y los criterios de calificación: Evaluación continua. Entrega de trabajos, casos prácticos, simulaciones y problemas. Evaluación continua. Realización de una prueba escrita final o trabajo final Evaluación no continua. Realización de una prueba escrita final. 60.0% 40.0% 100.0% Para valorar estos criterios, se proponen distintas pruebas y ejercicios que se detallan a continuación junto con los correspondientes criterios de calificación. El proceso de evaluación propuesto está inspirado en la evaluación continua, si bien, respetando la normativa de la Universidad de Alcalá, el alumno podrá acogerse a la evaluación final 1. La evaluación del proceso de aprendizaje de todos los alumnos que no cursen solicitud al respecto o vean denegada la misma se realizará, por defecto, de acuerdo al modelo de evaluación continua descrito a continuación. 1 Los alumnos tendrán un plazo de 15 días para solicitar por escrito al Director de la EPS su intención de acogerse al modelo de evaluación final aduciendo las razones que estimen convenientes según lo indicado en la normativa reguladora de los procesos de evaluación de los aprendizajes (aprobada en Consejo de Gobierno de 24 de marzo de 2011), Artículo 10, párrafo 2. 6

7 Antes de detallar los instrumentos de evaluación se incluye a continuación una tabla en la que se describe la relación entre dichos instrumentos y los criterios de evaluación señalados anteriormente, así como el porcentaje de la calificación asignado a cada parte. Instrumentos de evaluación Entrega de casos prácticos y problemas. Prueba escrita final. Entrega de trabajo. Entrega de casos prácticos y problemas. Prueba escrita final. Entrega de trabajo. Entrega de simulaciones. Entrega de trabajo. Prueba escrita final. Entrega de trabajo. Criterio de evaluación Análisis y diseño de sólidos sometidos a cargas combinadas. Compresión y aplicación de métodos para el análisis y dimensionamiento de estructuras. Compresión de las consideraciones prácticas a tener en cuenta para el diseño y dimensionamiento de estructuras de acero y hormigón. Capacidad de diseñar y dimensionar estructuras simples. Conocimiento de los nuevos materiales utilizados en la construcción. Porcentaje de la calificación (suma 100%) 20% 50% 20% 10% A continuación se proponen las distintas pruebas o procedimientos de evaluación, así como los criterios de calificación que se aplicarán en cada caso de manera ponderada y atendiendo al nivel de dominio de las competencias o resultados esperados Modelo de Evaluación Continua: a) Convocatoria Ordinaria. Los estudiantes serán evaluados de forma continuada mediante pruebas distribuidas a lo largo del periodo lectivo como se indica en la tabla superior. El tipo de pruebas a realizar y los porcentajes de peso de tales pruebas sobre la calificación final es el siguiente: Realización de actividades durante el cuatrimestre (60 % de la nota final del alumno). En las actividades, que se describen a continuación, el estudiante podrá demostrar que ha adquirido los conocimientos y destrezas expuestos anteriormente. Las actividades son: i) Entrega de casos prácticos y problemas. Los problemas y casos prácticos se harán y entregarán en clases presenciales de problemas. Para ello, el estudiante podrá utilizar la documentación que estime oportuna. ii) Entrega y defensa de un trabajo que ponga en práctica todos los conocimientos vistos en la asignatura. 7

8 iii) Simulaciones. Calcular una estructura sencilla utilizando un programa informático. Realización de una prueba escrita final (40 % de la nota final del alumno). Los contenidos de la prueba final escrita dependerá del nivel de adquisición de conocimientos demostrado en las actividades anteriores. Se considerará que los alumnos han superado la asignatura (demostrando la adquisición de las competencias que aborda) si obtienen una calificación igual o superior a 5 sobre 10 en cada uno de los siguientes requisitos: Análisis y diseño de sólidos sometidos a cargas combinadas (20% de la nota final). Compresión y aplicación de métodos para el análisis y dimensionamiento de estructuras (50% de la nota final). Compresión de las consideraciones prácticas a tener en cuenta para el diseño y dimensionamiento de estructuras de acero y hormigón. Capacidad de diseñar y dimensionar estructuras simples (20% de la nota final). Conocimiento de los nuevos materiales utilizados en la construcción (10% de la nota final). El alumno que siga el modelo de evaluación continua se considerará no presentado en la convocatoria ordinaria, cuando no entregue el trabajo final ni realice la prueba final escrita. b) Convocatoria Extraordinaria. Los alumnos que obtengan una nota global inferior a 5 sobre 10 en la convocatoria ordinaria según este modelo de evaluación. El 100% de la calificación será el resultado de una prueba escrita teórico-práctica. Los contenidos de esta prueba podrán depender de los resultados obtenidos en la Convocatoria Ordinaria Modelo de Evaluación Final: a) Convocatoria Ordinaria. Los alumnos que opten por la evaluación no continua deberán superar una prueba teórico-práctica final, donde el alumno tendrá además que demostrar los conocimientos desarrollados en las sesiones de laboratorio. La fecha de realización de esta prueba coincidirá con la prueba escrita de los alumnos que opten por el sistema de evaluación continua. Sin embargo, los contenidos de estas pruebas se adaptarán para que el alumno pueda demostrar que ha adquirido todas las competencias. b) Convocatoria Extraordinaria. Los alumnos que obtengan una nota global final inferior a 5 sobre 10 en la convocatoria ordinaria según este modelo de evaluación tendrá que realizar una prueba escrita teórico-práctica. Los 8

9 contenidos de esta prueba podrán depender de los resultados obtenidos en la Convocatoria Ordinaria. 6. BIBLIOGRAFÍA 6.1 Bibliografía Básica Mecánica de estructuras. Libro 2. Métodos de análisis. Miguel Cervera Ruiz, Elena Blanco Díaz. Univ. Politèc. de Catalunya, páginas. Mecánica de Estructuras Libro 1. Resistencia de Materiales. Miguel Cervera Ruiz, Univ. Politèc. de Catalunya, páginas. Mecánica vectorial para ingenieros. Estática. Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, David F. Mazurek y Elliot R. Eisenberg Editorial McGrawHill, 9na Edición, páginas. Mecánica de Materiales. Ferdinand P, Beer y Russell, JR. Editorial McGrawHill, Código Técnico de la Edificación (CTE). EHE. Instrucción de Hormigón Estructural. Instrucción de Acero Estructural (EAE 2010). 6.2 Bibliografía Complementaria Argüelles Álvarez, R. La estructura metálica hoy. Librería técnica Bellisco, Argüelles Álvarez, R. Estructuras de acero Tomos 1 y 2. Editorial Bellisco, 2007 (2ª Edición). Larburu, Acero laminado, Ed. Paraninfo. 9