guía docente 2016/2017 - ucam.edulisis matricial de estructuras 3 anÁlisis matricial de...
TRANSCRIPT
Guía Docente 2016/2017
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
Matrix Structural Analysis
Master en INGENIERÍA DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS Modalidad de enseñanza Presencial
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
ÍNDICE
ANÁLISIS MATRICIAL 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
Tutorías ................................................................................................................................14
2
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
3
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
MÓDULO: (I) AMPLIACIÓN DE FORMACIÓN CIENTÍFICA
MATERIA: MODELOS APLICADOS EN LA INGENIERÍA
CARÁCTER: Obligatoria.
Nº DE CRÉDITOS: 6 ECTS
UNIDAD TEMPORAL: PRIMER Curso PRIMER Cuatrimestre.
PROFESOR/A ASIGNATURA: Dr. D. Francisco Pellicer Martínez [email protected] Dr. D. Julio Pérez Sánchez [email protected]
HORARIO ATENCIÓN ALUMNOS/AS: Viernes 13,00 a 15,00 horas
COORDINADORES Materia Dr. D. Pedro Castrillo Romón
Curso Dr. D. Francisco Pellicer Martínez
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
4
Breve descripción de la asignatura
Esta asignatura constituye la continuación natural de las materias de cálculo de estructuras cursadas en la
etapa de grado, y forma al alumno en la aplicación de los denominados métodos matriciales de cálculo de
estructuras. La comprensión de tales métodos permite introducir al alumno en los métodos habituales de
cálculo computacional de estructuras, entre los que se encuentra el Método de los Elementos Finitos.
Asimismo, la asignatura introduce las bases de la teoría general de placas y láminas (como extensión de la
teoría de vigas vista en cursos precedentes), desarrolla su aplicación al cálculo elástico lineal de este tipo de
elementos bajo ciertas condiciones de sustentación, e introduce su diseño frente a pandeo y rotura.
Brief Description
This course is the natural continuation of the subjects studied in civil engineering degree stage, and trains the
students in the application of so‐called matrix methods of structural analysis. The understanding of such
methods allows introducing the student in the standard methods for computational design of structures, such
as the Finite Element Method. Likewise, this course introduces the basics of the general theory of plates and
shells (as extension of the general theory of beams developed at previous courses), approaching the elastic
linear analysis of these elements under certain support configurations and introducing the buckling design
and failure design of such structural types.
Requisitos Previos
No se establecen requisitos previos.
Objetivos
Formar al alumno en los métodos de cálculo matricial de estructuras de barras, dando así un enfoque computacional a los conceptos de mecánica de estructuras vistos en cursos precedentes, así como extender las bases de la teoría general de vigas al cálculo de placas delgadas y láminas.
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
5
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.
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
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
(FC1) Capacidad para abordar y resolver problemas matemáticos avanzados de Ingeniería, desde el
planteamiento del problema hasta el desarrollo de la formulación y su implementación en un
programa de ordenador. En particular, capacidad para formular, programar y aplicar modelos
analíticos y numéricos avanzados de cálculo, proyecto, planificación y gestión, así como capacidad
para la interpretación de los resultados obtenidos, en el contexto de la ingeniería civil.
Resultados del aprendizaje
Saber formular modelos analíticos y numéricos avanzados de cálculo.
Desarrollar problemas matemáticos avanzados de ingeniería.
Aplicar modelos analíticos y numéricos avanzados de cálculo.
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
7
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
TOTAL 150 60 90
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
8
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.
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
9
Temario
Programa de la enseñanza teórica
BLOQUE I: Análisis matricial de Estructuras
Tema 1. Relaciones Matriciales fuerza – desplazamiento en una Barra:
Respuesta como sólido rígido, Matriz de Equilibrio, Vector Estado, Matriz de Transferencia, Relación de
transferencia de una barra cargada, Matriz de Flexibilidad, Relación de rigidez de una barra cargada, la
viga de Timoshenko.
Tema 2. Cálculo matricial por el método de rigidez:
Sistemas de referencia. Cambio de sistema de referencia. Relaciones de nudo. Sistema de ecuaciones de
rigidez de la estructura. Resolución del sistema de ecuaciones de rigidez: condiciones de contorno
cinemáticas. Cálculo de esfuerzos en los extremos de las barras y de las reacciones. Interpretación física
del método de rigidez.
Tema 3. Restricciones Cinemáticas – Implementación Numérica:
Introducción de las condiciones de contorno cinemáticas. Enlaces: concordantes indeformables,
concordantes deformables, y no concordantes. Nudos de dimensión finita. Constricciones.
Tema 4. Aspectos avanzados:
Condensación estática. Desconexiones. Introducción al método de los elementos finitos.
BLOQUE II: Análisis de placas y láminas
Tema 5. Placas y láminas a flexión (I).
Formulación diferencial e integral de la flexión de placas Delgadas. Placas ortótropas. Soluciones
analíticas para placas rectangulares bajo determinadas condiciones de sustentación. Métodos de Navier y
Levy.
Tema 6. Placas y láminas a flexión (II).
Pandeo. Cálculo en rotura. Introducción a la flexión de láminas.
Programa de la enseñanza práctica
PRÁCTICAS 01.‐ Estructuras reticulares: Pórticos Planos.
PRÁCTICAS 02.‐ Estructuras reticulares: Emparrillados Planos.
PRÁCTICAS 03.‐ Estructuras reticulares:
o Enlaces no concordantes.
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
10
o Enlaces deformables.
o Nudos de dimensión finita.
PRÁCTICAS 04.‐ Estructuras articuladas.
PRÁCTICAS 05.‐ Desconexiones‐condensación.
Relación con otras asignaturas del Plan de Estudios
MODELOS DE APLICACIÓN INFORMÁTICA EN ESTRUCTURAS.
TIPOLOGÍA DE ESTRUCTURAS
CÁLCULO AVANZADO DE ESTRUCTURAS.
PUENTES
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
11
Sistema de evaluación
Convocatoria Ordinaria
El sistema de evaluación estará conformado por los siguientes hitos:
Primera Prueba Parcial (40%): 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 (40%): 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 (20%): 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.
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
12
Bibliografía y fuentes de referencia
Bibliografía básica
Alarcón Álvarez, E., Álvarez Cabal, R., Gómez Lera, M.S. (1990) Cálculo Matricial de Estructuras, Ed.
Reverté, Barcelona.
Argüelles Álvarez, R. (2005) Cálculo Matricial de Estructuras en Primer y Segundo Orden, Ed. Bellisco,
Madrid.
Argüelles Álvarez, R. (1981) Cálculo de Estructuras. Tomo II, Escuela Técnica Superior de Ingenieros
de Montes, Madrid.
Casanova‐Colón, J. (1999). Apuntes de Cálculo de Estructuras III. Ingeniería de Caminos, Canales y
Puertos. Universidad Politécnica de Valencia.
Casanova‐Colón, J. (2007). Apuntes de Cálculo de Estructuras III. Ingeniería de Caminos, Canales y
Puertos. Universidad Politécnica de Valencia.
González, J.R. y Samartín A. (1999), Cálculo de Estructuras, Colegio de Ingenieros de Caminos,
Canales y Puertos, Madrid.
Jurado, J.A., Hernández, S. (2002) Análisis Estructural de Placas y Láminas, Ediciones Tórculo.
Bibliografía complementaria
Albiges, M., Coín. Y Journet, H. (1970), Estudio de las estructuras por métodos matriciales, Editores
Técnicos Asociados, Barcelona.
Livesley, R.K. (1964). Métodos matriciales para el cálculo de estructuras, Blume, Madrid, 1970.
Monleón, S. (1999). Análisis de Vigas, Arcos, Placas y Láminas: una Presentación Unificada, Editorial
de la Universidad Politécnica de Valencia, Valencia.
Oñate Ibánez, E. (1991) Cálculo de estructuras por el método de elementos finitos: análisis estático
lineal, CIMNE, Barcelona.
Sáez‐Benito, J.M. (1975). Cálculo Matricial de Estructuras Formadas por Piezas Prismáticas, Fondo
Editorial de Ingeniería Naval, Madrid.
Zienkiewicz, O.C. & Taylor, R.L. (1994) El método de los Elementos Finitos. Ed. McGraw‐Hill,
Barcelona.
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.
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
13
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.
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
14
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:
http://www.ucam.edu/servicios/tutorias/preguntas‐frecuentes/que‐es‐tutoria