GUÍA DOCENTE CURSO: 2011/12

Transcripción

1 GUÍA DOCENTE CURSO: 2011/ RESISTENCIA DE MATERIALES ASIGNATURA: RESISTENCIA DE MATERIALES CENTRO: Escuela de Ingenierias Industriales y Civiles TITULACIÓN: Ingeniero Químico DEPARTAMENTO: INGENIERÍA CIVIL ÁREA: Mecánica De Los Med. Con. Y Teo.De Estr. PLAN: 10 - Año 2002 ESPECIALIDAD: CURSO: Segundo curso IMPARTIDA: Primer semestre TIPO: Obligatoria CRÉDITOS: 6 TEÓRICOS: 4,5 PRÁCTICOS: 1,5 Información ECTS Créditos ECTS: 5 Horas presenciales: 60 - Horas teóricas (HT): 30 - Horas prácticas (HP): 20 - Horas de clases tutorizadas (HCT): 6 - Horas de evaluación: 4 - otras: 0 Horas no presenciales: trabajos tutorizados (HTT): actividad independiente (HAI): 60 Idioma en que se imparte: Castellano Horas de trabajo del alumno: Descriptores B.O.E. Estudio del comportamiento de los elementos resistentes. Comportamiento de los sólidos reales. Temario 1 Introducción. Concepto de tensión.(6 horas) 1.1 Fuerzas y Esfuerzos 1.2 Carga Axial. Esfuerzo Normal 1.3 Esfuerzos Cortantes 1.4 Esfuerzos de Aplastamiento en Conexiones 1.5 Aplicación al análisis de Estructuras Simples 1.6 Esfuerzos en un plano oblicuo bajo carga axial 1.7 Esfuerzos en condiciones generales de carga. Componentes del esfuerzo 1.8 Esfuerzo último y esfuerzo admisible. Factor de seguridad 2 Tensión y deformación. Carga axial.(9 horas) 2.1 Deformación Normal bajo carga axial 2.2 Diagrama esfuerzo deformación 2.3 Ley de Hooke. Módulo de elasticidad 2.4 Comportamiento elástico contra comportamiento plástico de un material 2.5 Cargas repetidas. Fatiga Página 1 de 7

2 2.6 Deformaciones de elementos sometidos a carga axial 2.7 Problemas Estáticamente Indeterminados 2.8 Método de Superposición 2.9 Problemas que involucran cambios de temperatura 2.10 Relación de Poisson 2.11 Carga Multiaxial. Ley Generalizada de Hooke 2.12 Dilatación. Módulo de Compresibilidad 2.13 Deformación Cortante 2.14 Discusión adicional de deformaciones bajo carga axial. Relación entre E, G y C.Poisson 2.15 Distribución de esfuerzos y deformaciones bajo carga axial. Principio de Saint-Venant Concentración de esfuerzos 3 Torsión.(7 horas) 3.1 Discusión Preliminar de esfuerzos en un eje. 3.2 Deformaciones en un eje circular 3.3 Esfuerzos en el rango elástico 3.4 Ángulo de torsión en el rango elástico 3.5 Ejes estáticamente indeterminados 3.6 Diseño de ejes de trasmisión 3.7 Concentración de esfuerzos en ejes circulares 3.8 Ejes huecos con pared delgada 4 Flexión pura.(7 horas) 4.1 Elementos Prismáticos sometidos a flexión pura 4.2 Estudio preliminar de esfuerzos en flexión pura 4.3 Deformaciones de un elemento simétrico sometido a flexión pura 4.4 Esfuerzos y deformaciones en el rango elástico 4.5 Flexión de elementos hechos de varios materiales 4.6 Concentración de esfuerzos 4.7 Carga axial excéntrica en un plano de simetría. 4.8 Flexión Asimétrica 4.9 Caso general de carga axial excéntrica 5 Esfuerzos cortantes en vigas y en elementos de pared delgada.(6 horas) 5.1 Carga trasversal de elementos prismáticos 5.2 Suposición básica sobre la distribución de esfuerzos normales 5.3 Determinación del esfuerzo cortante en un plano horizontal 5.4 Cálculo de los esfuerzos cortantes en una viga 5.5 Esfuerzos cortantes en tipos comunes de vigas 5.6 Análisis adicional de la distribución de esfuerzos en una viga rectangular delgada. 5.7 Cortante en un corte longitudinal arbitrario. 5.8 Esfuerzos cortantes en elementos de pared delgada 5.9 Esfuerzos bajo cargas combinadas 5.10 Carga asimétrica de elementos de pared delgada. Centro de cortante 6 Transformaciones de tensiones y deformaciones. Círculo de Mohr.(6 horas) 6.1 Introducción 6.2 Trasformación de esfuerzo plano 6.3 Esfuerzos principales. Esfuerzo Cortante Máximo 6.4 Círculo de Mohr para esfuerzo plano 6.5 Estado General de Esfuerzo 6.6 Aplicación del círculo de Mohr al análisis tridimensional de esfuerzo 6.7 Criterios de fluencia para materiales dúctiles bajo esfuerzo plano Página 2 de 7

3 6.8 Esfuerzos en recipientes de presión de pared delgada 6.9 Medidas de Deformación. Roseta de Deformación 7 Diseño de vigas y ejes por resistencia.(6 horas) 7.1 Consideraciones básicas para el diseño de vigas prismáticas 7.2 Diagramas de fuerza cortante y momento flector 7.3 Relaciones entre carga, fuerza cortante y momento flector 7.4 Esfuerzos principales en una viga 7.5 Diseño de vigas prismáticas 8 Deflexión de vigas.(5 horas) 8.1 Introducción 8.2 Deformación de una viga bajo carga transversal 8.3 Ecuación de la curva elástica 8.4 Vigas estáticamente indeterminadas. 8.5 Método de superposición 8.6 Aplicación de la superposición a vigas estáticamente indeterminadas 9 Columnas.(4 horas) 10.1 Introducción 10.2 Estabilidad de estructuras 10.3 Fórmula de Euler para columnas bi-articuladas 10.4 Extensión de la fórmula de Euler a columnas con otras condiciones de extremo Requisitos Previos Los siguientes conocimientos se consideran pre-requisitos necesarios para el buen seguimiento de la asignatura: Cálculo: - Concepto de derivada y cálculo de derivadas. - Concepto de integral simple y múltiple, cambio de variable y cálculo de integrales. - Fundamentos de cálculo variacional y de análisis de mínimos y máximos. Álgebra: - Espacio vectorial, dimensión, base y fundamentos de cálculo matricial. Operadores vectoriales y diferenciales: - Cambios de coordenadas. Mecánica del sólido rígido: - Estática. Concepto y cálculo de resultantes de fuerzas y momentos. - Diagramas de cuerpo libre y establecimiento de ecuaciones de equilibrio. - Cálculo de centros de gravedad de áreas y volúmenes y momentos estáticos respecto a ejes cartesianos. - Cálculos de momentos de inercia. - Mecánica de la partícula y de los sistemas de partículas Termodinámica: - Primera y segunda ley de la termodinámica. - Balance de energía. - Concepto de temperatura, calor y conducción. Página 3 de 7

4 Objetivos -1. Relacionar el concepto de sólido deformable como generalización del de sólido rígido -2. Aplicar el concepto de tensión, deformación y ecuaciones constitutivas del material como herramientas para definir el comportamiento de los medios deformables -3. Conocer el modelo de sólido deformable elástico y sus consecuencias -4. Conocer el significado y alcance de las hipótesis de partida (pequeños desplazamientos y deformaciones, homogeneidad y linealidad del material) del modelo -5. Plantear correctamente el modelo matemático, incluyendo las relaciones estáticas, cinemáticas y las ecuaciones constitutivas del material -6. Analizar (incluyendo el estado de tensiones, deformaciones y desplazamientos) y tomar decisiones a la luz de los resultados obtenidos -7. Comprender las tipologías de elementos estructurales y las diferencias tanto físicas como de modelo que las definen -8. Experimentar empleando las magnitudes elásticas: desplazamientos, deformaciones y tensiones Metodología La transmisión de contenidos de la asignatura se apoya fundamentalmente en información escrita y en clases de pizarra para los contenidos teóricos y problemas. Se desarrollarán en clase los aspectos más importantes de los contenidos teóricos, incidiendo en los aspectos conceptuales y en las conclusiones, y eludiendo en lo posible los desarrollos puramente matemáticos, que podrán ser estudiados en los textos. En las clases de teoría se empleará una técnica expositiva, es decir, el profesor desarrolla la materia y es seguido por los alumnos que irán planteando las dudas que encuentran en el desarrollo. Estas clases incluyen aplicaciones en forma de problemas, con el fin de ayudar al asentamiento de los conceptos. Las clases de problemas se guiarán por una técnica heurística, y es en ellas donde la participación del alumnado debe resultar preponderante. Existen varios textos recomendados además de una numerosa colección de problemas resueltos, muchos de ellos de exámenes. La docencia se completa con varias prácticas de laboratorio (o numéricas) que permiten la visualización de algunos aspectos previamente discutidos en las clases teóricas. Todas las prácticas de laboratorio disponen de un texto elaborado al efecto que incluye un resumen de los contenidos teóricos necesarios, una descripción de la práctica y de la instrumentación, y una relación de cuestiones a resolver o completar. Criterios de Evaluación Se realizará un examen escrito que incluye cuestiones teóricas y problemas. La parte de teoría representa alrededor del 25-30% del peso del examen, y puede incluir preguntas de test y/o ejercicios sencillos. La parte de problemas representa alrededor del 70-75% de la nota y consta de varios problemas (nunca uno sólo) de la misma tipología de los problemas de la colección. La realización de las prácticas de laboratorio/numéricas es obligatoria, así como la asistencia a dichas prácticas. Se deberá entregar una pequeña memoria y contestar correctamente a un cuestionario sobre la práctica realizada. La calificación de las prácticas de laboratorio realizadas y evaluadas satisfactoriamente un curso académico se guardará, en los cursos académicos siguientes, siempre que no se modifique la relación de prácticas que incluye la asignatura ni el grado de trabajo que implique cada una. La evaluación conjunta de las prácticas y de las actividades de seguimiento en cada tema se evaluará con un 10% de la calificación final. La evaluación del examen (teoría + problemas) se evaluará con un 90% de la calificación final Página 4 de 7

5 Técnicas:Criterios - Examen Teórico: Mostrar conocimiento oportuno y desarrollo apropiado de las teorías, modelos, hipótesis y conceptos que rigen la resistencia de materiales - Examen Práctico: Resolución correcta de los problemas propuestos de diseño aplicado, mostrando el adecuado conocimiento y aplicación de los conceptos y las relaciones entre los mismos así como las ecuaciones pertinentes - Prácticas: Colaboración activa durante las actividades, Elaboración ordenada y correcta del informe, Aplicación precisa y adecuada de los conceptos a la resolución de las actividades propuestas en la práctica - Actividades de seguimiento, Actividad en clase y tutorías, Ejercicios propuestos a entregar al final de cada tema: Regularidad en la asistencia y participación, calidad de las intervenciones (orales y documentales) Descripción de las Prácticas Ensayo de tracción (2 horas) Ensayo a tracción de probetas de acero y/o aluminio, con procesos de carga y descarga. Se distinguirán los rangos de comportamiento elástico y plástico. Igualmente deben reconocerse los tramos de comportamiento lineal y no lineal, en rango de endurecimiento por deformación, el rango de estricción y la rotura. Se obtendrán conclusiones acerca del grado de ductilidad del material, y se hará hincapié en el significado físico de las constantes elásticas que definen el material. Ensayo de flexión y torsión (2 horas) Ensayo de flexión de pletinas delgadas y de perfiles abiertos de pared delgada. La deflexión de la barra se obtendrá a partir de la medida directa mediante comparadores así como a partir de las medidas de galgas extensométricas. Se visualizará la torsión que surge en las piezas de pared delgada cuando el plano de carga no contiene al centro de torsión. Ensayo de pandeo (1 hora) Ensayo para visualizar el problema de la pérdida de estabilidad en piezas esbeltas sometidas a cargas de compresión. Se visualizará el fenómeno del pandeo por flexión y se comprobará la dependencia de la carga crítica de pandeo con la condiciones de sustentación. Las tres prácticas se realizarán en el Laboratorio de Ensayo de Materiales del Departamento de Ingeniería Civil. Bibliografía [1 Básico] Mecánica de materiales / Ferdinand P. Beer ; E. Russell Johnston ; John T. Dewolf. McGraw-Hill Interamericana,, México : (2004) - (3ª ed.) [2 Básico] Mecánica de materiales / Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, Jr., John T. Dewolf ; revisión técnica, Javier León Cárdenas ; [traducción Jesús Elmer Murrieta Murrieta, Javier León Cárdenas]. McGraw-Hill Interamericana,, México, D.F. : (2007) - (4ª ed.) Página 5 de 7

6 [3 Recomendado] Mecánica de materiales / Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, Jr. McGraw-Hill,, Santa Fe de Bogotá : (1993) - (2ª ed.) X [4 Recomendado] Estática y resistencia de materiales / John H. Jackson y Harold G. Wirtz. McGraw-Hill,, México : (1985) [5 Recomendado] Resistencia de materiales / Luis Ortíz Berrocal. McGraw-Hill,, Madrid : (2002) - (2ª ed.) Organización Docente de la Asignatura Horas Contenidos HT HP HCT HTT HAI Competencias y Objetivos 1. Introducción. Concepto de ,7 Tensión 2. Tensión y deformación. Carga axial ,2,3,4,6,8 3. Torsión ,4,6,8 4. Flexión Pura ,4,6,8 5. Tensiones cortantes en vigas y elementos de pared delgada ,4,6 6. Trasformaciones de tensiones y deformaciones. Círculo de Mohr ,6 7. Diseño de vigas y ejes por resistencia Deflexión de vigas ,6,7 Página 6 de 7

7 Horas Contenidos HT HP HCT HTT HAI Competencias y Objetivos 9. Columnas ,7,8 Equipo Docente DAVID JUAN GREINER SÁNCHEZ (COORDINADOR) Categoría: PROFESOR CONTRATADO DOCTOR, TIPO 1 Departamento: INGENIERÍA CIVIL Teléfono: Correo Electrónico: david.greiner@ulpgc.es WEB Personal: Resumen en Inglés Description: Study of the behaviour of beams and columns. Analysis and design of structural and/or strength systems constituted by elastic materials and specifically with bars. Objectives: - Introduction to deformable solids - Introduction to the concept of stress, strain, and constitutive material equations - Formulation of the mathematical model of the elastic solid - Introduction to structural elements typologies and their physical and modelling differences - Introduction to experimental methods Página 7 de 7