Redactada por Mariano Vázquez Espí, a partir de documentos anteriores.
En esta primera asignatura del Departamento, los alumnos deben aprender:
Deben estar presentes en las explicaciones los siguientes temas:
- La terminología empleada en estructuras
- Los fundamentos de mecánica y elasticidad
- Los problemas básicos que genera el cumplimiento de las condiciones de Resistencia, Rigidez y Estabilidad, y sus resultantes geométricas con especial atención a sus consecuencias en las decisiones de proyecto
- La identificación de los problemas estructurales
- La esquematización y modelización de los problemas reales (correspondencia entre esquemas y realidad)
- La incertidumbre inherente a cualquier situación real (geometría, fuerzas, características de los materiales)
- La descripción de la realidad mediante modelos que siempre tienen un limitado intervalo de utilidad.
- El posible uso de modelos alternativos parece describir un mismo caso real.
- El método matemático como sistematización y codificación del razonamiento, que no debe excluir el sentido común. [Aroca lo ha expresado verbalmente de otro modo en otras ocasiones: "Las matemáticas son la codificación del sentido común"; Gregory Bateson ha analizado en detalle la misma idea: "La aritmética es un conjunto de trucos para pensar con claridad... aunque desgraciadamente no es eso lo que enseñan en las escuelas." N. del E.]
La capacidad de formular expectativas y obrar en función de ellas no sólo es necesaria para la supervivencia, sino que ordena considerablemente el proceso de aprendizaje. (El sistema clásico de enseñanza consiste en pasarse el tiempo respondiendo a interrogantes que el alumno nunca se ha planteado).
Se pedirá a los alumnos después de la introducción de cada tema y antes de su exposición, que formulen soluciones hipotéticas basadas en sus conocimientos previos o en el sentido común, para crear un clima de expectativa, que haga que en lo posible encuentren en la explicación solución a los problemas que se han planteado, o mejores métodos para entenderlos.
Dentro de este espíritu se prestará especial atención a las técnicas de identificación y solución de problemas.
Previamente a cada clase semanal se publicarán textos complementarios, cuya lectura por parte de los alumnos puede ir convirtiendo progresivamente las clases en una serie de aclaraciones y profundización sobre los temas, en lugar de su simple exposición.
Todos los desarrollos analíticos y numéricos se proporcionarán por escrito para evitar incorrectas transcripciones de la pizarra.
Habrá un alumno becario encargado de mantener en Internet toda la información acumulada del curso. La dirección de la página es http://www.etsam.upm.es/ee/e96-290/. El buzón para consultas mediante correo electrónico (excepto tutorías) es msyse@aq.upm.es. Los alumnos podrán incluir comentarios e información complementaria que estimen relevante según las normas publicadas en la propia página.
Habrá dos módulos de 200 minutos los viernes; el primero empieza a las 8'30 horas, y el segundo a las 15'15.
El esquema previo, a modificar según la experiencia será:
1. Módulo de mañana: 1.1 Presentación breve del tema a tratar 1.2 Conjetura: Formulación de problemas o cuestiones relativas al tema, que deberán ser resueltos y entregadas por los alumnos. 1.3 Explicación teórico-práctica del tema. 1.4 Pase, en su caso, de diapositivas, transparencias y otra información gráfica relativa al tema. 2. Módulo de tarde:
2.1 Continuación de la explicación práctico-teórica. 2.2 Práctica: Ejercicio a resolver y entregar por los alumnos. 2.3 Crítica de soluciones y autocalificación por los alumnos. 2.4 Examen de las conclusiones alcanzadas y evaluación del conocimiento adquirido.
En el cuatrimestre de invierno habrá dos grupos: A, aula X7G; y B, aula X8G. El despacho de la unidad docente está en el pabellón nuevo, tercera planta, pasillo ESTE (izquierdo).
Las calificaciones son sobre 10. Se aprueba con 5 o más. La calificación final se forma con el 60% de la nota del examen final y el 40% de la nota dada por el tutor al alumno.
- El examen final consistirá en la identificación de problemas y en la descripción y justificación de soluciones para temas estructurales análogos a los propuestos como prácticas durante el curso. La corrección será personal. Se valorará la claridad gráfica, expositiva y el rigor aritmético.
- Todo alumno tiene asignado un tutor según el cuadro de más abajo. Es responsabilidad del alumno conseguir que su tutor tenga una buena opinión de él. Para formarse opinión (valorada sobre 10) el tutor tendrá en cuenta: los ejercicios entregados por el alumno, las entrevistas mantenidas en el horario de tutorías, la calidad de los trabajos complementarios sugeridos por el tutor al alumno. Los tutores publicarán calificaciones provisionales en la sexta y la undécima semanas del cuatrimestre.
CUADRO DE TUTORES SEGUN EL GRUPO Y EXPEDIENTE DEL ALUMNO
NOTAS:
Grupo Expediente Tutor Horario A ---00 a ---33 Gerardo Ruiz A ---34 a ---66 Rosa Sánchez A ---67 a ---99 Mariano Vázquez mvazquez@aq.upm.es J:9-13 V:17-21 B ---00 a ---33 José Luis Martín B ---34 a ---66 Luis San Salvador B ---67 a ---99 Julia Villa
1 El horario es el de permanencia para los profesores con dedicación parcial, si no tienen otra actividad estarán disponibles para tutorías.
2 Cada alumno puede formular preguntas a su tutor vía correo electrónico, si su tutor ha hecho público su buzón.
- ¿Que es estructura? La estructura y el edificio. Problemas estructurales típicos: acciones mecánicas. Introducción de los requisitos estructurales fundamentales: resistencia, rigidez y estabilidad. Tipos de edificios. La forma de las estructuras. El objetivo del diseño y del análisis de estructuras. Breve panorama histórico puramente descriptivo. Modelos y parámetros relevantes. Material, esquema, tamaño, proporción y grueso. Idealización de las estructuras. Idealización del uso de las estructuras: tipos de acciones.
- Equilibrio del cuerpo indeformable. Fuerza y movimiento. Trabajo de una fuerza. Equilibrio dinámico. Equilibrio estático. Acciones y reacciones sobre cuerpos. El caracter convencional del concepto de "cuerpo", de "acción" y de "reacción". Sustentación. Vínculos como modelo matemático en relación a las ecuaciones de equilibrio. Aparatos de apoyo como objetos reales. Modelado de aparatos de apoyo como vínculos. Rozamiento. Sustentación mínima y ecuaciones de equilibrio. Modelado de las acciones. El equilibrio como limitación al movimiento. Formatos matemáticos: ecuaciones vectoriales y cartesianas. Trabajos virtuales. Mínima energía potencial.
- Equilibrio del cuerpo deformable (I). Definición convencional de estructura. Partes deformables (estructura) e indeformables (acciones y sustentación) del modelo de un sistema estructural completo. Fuerzas exteriores e interiores a la estructura: solicitación. Propiedades intrínsecas de los materiales: ensayo de tracción y alargamiento: tensión y deformación. Ley de Hooke. Ley elastoplástica. Límite elástico. Punto de rotura. Energía de deformación. Mínima energía potencial y trabajos virtuales.
- Equilibrio del cuerpo deformable (II). Método universal de análisis en el periodo elástico. Ecuaciones de equilibrio y comptabilidad. Centros de acciones y de rigidez. 'Area, módulo resistente y módulo de rigídez (inercia) de la estructura. Cálculo de la situación de rotura. Ductilidad de la estructura. Isostatismo e hiperestatismo. El punto de vista isostático como herramienta de diseño.
Equilibrio del cuerpo deformable (III). Estabilidad de estructuras traccionadas y comprimidas. Análisis de la inestabilidad. Carga crítica. Análisis de la inestabilidad con imperfecciones iniciales. Arriostramiento mínimo para el equilibrio estable. Aproximación experimental a la estabilidad de piezas comprimidas: esbeltez, coeficiente de pandeo.
Estructuras funiculares. El polígono funicular como estructura y como herramienta analítica. Arcos y bóvedas.
- Estructuras trianguladas (I). Análisis y diseño de cerchas. Tipos de sustentación. Estabilidad. Sobredimensionado de los elementos comprimidos.
- Estructuras trianguladas (II). Deformación. Cálculo de flechas mediante trabajos virtuales: estructura patrón. Reglas de diseño: esbeltez geométrica.
- Estados planos de deformación y tensión. Tensores métricos. Deformación en el plano y en el espacio. Tensor de deformaciones para pequeñas deformaciones. Tranformación de coordenadas. Deformaciones principales y direcciones principales. Cambios de volumen. Tensiones en el plano: tensor de tensiones. Ecuaciones diferenciales de equilibrio. Tensiones y direcciones principales.
- Elasticidad en el plano. Generalización de la ley de Hooke. Tipos de materiales elásticos. Materiales isótropos. Constantes elásticas. Energía de deformación. Relaciones plásticas entre tensión y deformación: condición de cedencia.
- Flexión simple (I). Resistencia y rigidez de vigas. Condiciones de sustentación en los extremos. Articulaciones virtuales (modelado isostático).
- Flexión simple (II). Esfuerzo cortante. Límites del modelo de deformación plana: principio de Saint Venant. Cálculo en rotura de vigas.
- Flexión compuesta. Tracción compuesta. Compresión compuesta. Pandeo de barras.
- Estructuras porticadas. Complejidad del problema con el número de barras. Métodos y modelos aproximados ligados al diseño. Articulaciones virtuales. Método plástico.
- Estructuras superficiales. Casos relevantes. Losas. Estructuras superficiales curvas.
