INGENIERIA CIVIL PROGRAMA DE ASIGNATURA

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1 INGENIERIA CIVIL PROGRAMA DE ASIGNATURA ACTIVIDAD CURRICULAR: RESISTENCIA DE MATERIALES Código: Año Académico: 2016 Área: Estabilidad y Resistencia de Materiales y Estructuras Bloque: Tecnologías Básicas Nivel: 3º Tipo: Obligatoria Modalidad: Anual Carga Horaria total: Hs Reloj: 96 Hs. Cátedra: 128 Carga horaria semanal: Hs Reloj: 3 Hs. Cátedra: 4 Composición del equipo docente Profesores Titulares: Profesores Asociados: Profesores Adjuntos: Auxiliares JTP: Auxiliares ATP 1 : Auxiliares ATP 2 : Ing. Jorge KORNITZ Ing. Mario ALONSO Ing. Juan Eduardo MARCO Ing. Juan José URQUIZA Ing. Julián Francisco VALLES Ing. Claudio Javier CERVELO Ing. Ana María FERREIRO Ing. Iñaki Juan HARGAIN Ing. Matías PICALLO Eliana CANEPA Santiago VAZQUEZ Franz Deymar VICTORIA GALLARDO FUNDAMENTACIÓN Preparar al estudiante de la carrera de ingeniería civil de los conocimientos básicos en el estudio y comportamiento de los materiales para su empleo en el cálculo de las estructuras. OBJETIVOS Calcular tensiones y deformaciones en sistemas sencillos, el dimensionamiento y la verificación de componentes estructurales con materiales elásticos. CONTENIDOS a) Contenidos mínimos Dimensionamiento de secciones sometidas a tracción, compresión, flexión simple y oblicua, corte, torsión. Solicitaciones combinadas. Combinación de tensiones. Pandeo. Impacto y choque. Fatiga. Estados límites últimos y de utilización. b) Contenidos analíticos Unidad Temática 1: INTRODUCCION 1

2 Objeto y desarrollo de la Resistencia de Materiales. Evolución histórica. Ubicación de la materia dentro de la carrera de Ingeniería Civil. Concepto de sólido elástico y modelo teórico usado en Resistencia de Materiales. Sistema real y esquema de cálculo. Conceptos físicos de elasticidad, plasticidad, estado límite último y estado de utilización de la estructura. Criterio de seguridad y noción de tensión admisible. Unidad Temática 2: RESISTENCIA DE MATERIALES Planteo del problema. Hipótesis de la Resistencia de Materiales. Teorías. Validez de los resultados. Relación entre tensiones y deformaciones. Ley de Hooke. Ecuaciones de equivalencia. Principios de las pequeñas deformaciones, de superposición de efectos y de Saint Venant. Hipótesis de la conservación de las secciones planas: Navier. Propiedades de los materiales. Materiales dúctiles, frágiles y plásticos. Módulo de elasticidad longitudinal y transversal. Contracción transversal. Coeficiente de Poisson. Dilatación cúbica. Comportamiento mecánico de materiales reales e ideales. Sus características mecánicas. Teorías de primer y segundo orden. Trabajo y energía de deformación. Ley generalizada de Hooke. Problemas de cálculo o dimensionamiento (síntesis) y verificación (análisis). Unidad Temática 3: SOLICITACION AXIL Tracción y compresión. Referencia a los ensayos. Hipótesis de Bernoulli. Tensiones en secciones rectas y oblicuas. Deformaciones. Energía de deformación (casos de esfuerzo normal constante y variable). Dimensionamiento y verificación de componentes estructurales con materiales elásticos. Piezas de igual resistencia a la solicitación axil. Comportamiento del material en periodo plástico. Resolución de sistemas hiperestáticos simples. Piezas compuestas. Aumento de resistencia por el pretensado. Efectos de variaciones de temperatura y defectos de montaje. Envolventes o cáscaras de revolución de pequeño espesor. Anillos de pequeño espesor sometidos a presión interior o exterior. Unidad Temática 4: FLEXION Flexión compuesta: Planteo general. Flexión simple recta y oblicua. Ejes conjugados. Elipse de inercia. Hipótesis de Bernoulli. Régimen elástico. Ley de variación de las tensiones normales en el plano de la sección. Centro de presión y eje neutro. Núcleo Central. Solicitación axil como caso particular de flexión compuesta. Deformaciones por flexión. Energía de deformación. Dimensionado y verificación de barras sometidas a flexión. Piezas de igual resistencia a la flexión. Materiales sin resistencia a la tracción. Piezas de dos materiales. Vigas armadas y vigas compuestas. Viga de eje curvo. Flexión longitudinal y transversal simultánea. Flexión en régimen anelástico. Momento elástico límite y de plastificación total. Diagramas de interacción. Influencia de la forma de la sección, coeficiente de forma. Deformaciones por flexión. Ecuación diferencial de la línea elástica. Deformación por variación de temperatura. Trazado de elásticas, diferentes métodos de resolución: doble integración, viga conjugada, ecuación universal de la elástica, teoremas de Mohr. Resortes de flexión o ballestas. Unidad Temática 5: TORSION Barra de sección circular maciza o hueca sometida a torsión en comportamiento elástico. Hipótesis de Coulomb. Ley de variación de las tensiones tangenciales en la sección. Estado de tensión en un punto. Angulo de torsión. Energía de deformación en torsión pura. 2

3 Tubos de pared delgada. Analogía hidrodinámica y de la membrana elástica. Distribución de tensiones en otras secciones: elípticas, rectangulares, trapecial, triangular, perfiles delgados. Muelles o resortes de torsión. Torsión con comportamiento plástico del material. Momento torsor de inicio de la plastificación y de plastificación total. Cálculo de tensiones y deformaciones. Dimensionamiento y verificación de secciones. Tensiones residuales. Resolución de sistemas hiperestáticos simples. Unidad Temática 6: SOLICITACIONES COMPUESTAS Corte puro. Uniones remachadas, atornilladas y soldadas. Flexión y corte. Teoría de Jourawsky. Fórmula de Colignon. Estado de Tensión en un punto. Distribución de tensiones tangenciales en secciones de diversas formas: rectangulares, simétricas de contorno curvilíneo, circulares, etc. Tensiones principales, curvas isostáticas y trayectoria de tensiones. Tensiones tangenciales en perfiles. Centro de corte. Influencia en la elástica de la deformación por corte. Energía de deformación en la flexión y corte. Flexión y torsión combinadas en secciones circulares llena y hueca. Resortes helicoides y otros casos de solicitaciones combinadas. Dimensionamiento y verificación de secciones. Cálculo de desplazamiento en casos de solicitaciones compuestas. Unidad Temática 7: TEORIAS DE ROTURA Estado tensionales límites. Concepto de tensión equivalente. Las principales teorías de rotura: máxima tensión principal, máxima deformación específica, tensiones octaédricas y máxima energía de deformación. Aplicaciones. Unidad Temática 8: PANDEO Inestabilidad del equilibrio. Equilibrio elástico de barras de eje recto cargadas axilmente. Flexión lateral. Esbeltez. Cálculo de la carga y la tensión crítica. Longitud de pandeo. Teoría clásica de Euler. Distintos casos de sustentación de la barra. Tetmajer. Coeficiente omega. Pandeo anelástico. Fórmulas de Engesser y von Karman. Teoría exacta de segundo orden. Teoría del doble módulo. Reglamentos. Descripción somera de otros casos de inestabilidad: pandeo lateral de vigas estrechas, pandeo de tubos delgados sometidos a presión exterior, pandeo de piezas curvas, pandeo de arcos, etc. Unidad Temática 9: SOLICITACIONES DINAMICAS Y CARGAS REPETIDAS Solicitaciones dinámicas: axil, por flexión y por torsión. Carga estática equivalente. Coeficiente de impacto. Cargas repetidas. Resistencia a la fatiga. Curvas de Wholer. Diagrama de fatiga. Fatiga por solicitación axil y por flexión. DISTRIBUCIÓN DE CARGA HORARIA ENTRE ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS Carga horaria Tipo de actividad total en hs. reloj Teórica Formación Práctica Formación experimental Resolución de problemas 27 Proyectos y diseño Práctica supervisada Carga horaria total en hs. cátedra 3

4 ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS a) Modalidades de enseñanza empleadas según tipo de actividad (teórica-práctica) Cursos Teórico-Prácticos Introducción teórica a cargo del Profesor. Elaboración de algunos desarrollos teóricos (demostraciones), a cargo de los alumnos trabajando en grupos, con la asistencia y guía del Profesor y los Auxiliares Docentes. Desarrollo de Problemas ejemplares a cargo de los Auxiliares Docentes. Resolución de problemas, a cargo de los alumnos trabajando en grupo, con la asistencia y guía del Profesor y los Auxiliares Docentes. A cada Unidad Temática le corresponde un Trabajo Práctico compuesto por un conjunto de problemas. La resolución de estos problemas es obligatoria, se inicia con el trabajo en el aula y se completa su presentación formal con el trabajo de los alumnos fuera del horario de asistencia. Cada grupo debe presentar sus Trabajos Prácticos para corrección en fechas de vencimiento prefijadas en el Cronograma que se les entrega al comienzo del curso. b) Recursos didácticos para el desarrollo de las distintas actividades (guías, esquemas, lecturas previas, computadoras, software, otros) Los materiales disponibles para el dictado de la asignatura son Apuntes de cátedra Programas de computación, PC con cañón, proyector de filminas y equipamiento disponible en el laboratorio integral de ingeniería civil para el desarrollo de la práctica. Apuntes de cátedra Programas de computación orientados. EVALUACIÓN Modalidad (tipo, cantidad, instrumentos) Evaluaciones al finalizar cada Trabajo Práctico. Aquellos alumnos que denoten un nivel de conocimientos adecuados serán eximidos de rendir los parciales y caso contrario tendrán los recuperatorios correspondientes. Requisitos de regularidad Durante la cursada se realizan 2 Evaluaciones Parciales escritas, en las que se pone el acento en la solución de problemas. Esto se complementa con un seguimiento personal de la evolución del alumno a lo largo del año. Requisitos de aprobación El examen final es teórico-práctico, con el acento puesto en la fundamentación teórica. La evaluación es oral. ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL CON OTRAS MATERIAS Se realizan reuniones de cátedra y de área para tratar temas relacionados contenidos y el desarrollo del Proyecto (Trabajo Práctico), se articula con Construcciones Metálicas y de Madera (vertical), Geotecnia (vertical), Tecnología de la Construcción (horizontal), Análisis Estructural I (vertical) y Estructuras de Hormigón (vertical) cuyos docentes por invitación de los docentes de la asignatura, participan de las reuniones de área. 4

5 CRONOGRAMA ESTIMADO DE CLASES Unidad Temática Duración en hs cátedra BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA Mecánica de Materiales Gere y Timoshenko Editorial Internacional Thomson Estabilidad II Enrique Flies Editorial Kapelusz Curso Superior De Resistencia De Materiales Seely-Smith Editorial Nigar Resistencia De Materiales Feodosiev Editorial Mir Ciencia de la Construcción Odone Belluzzi (4 tomos) Editorial Aguilar Mecánica De Los Materiales Beer y Johnston Editorial Mc Graw-Hill Resistencia de Materiales de Ortiz Berrocal Editorial Mc Graw-Hill BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA 5