Universitat Internacional de Catalunya
Estructuras 1
Otras lenguas de impartición: castellano
Profesorado
Lunes de 09.00 a 10.00, ó, Miércoles: 10.00 a 11.00. Previa cita en los siguientes correos electrónicos.
Dr. Pedro Casariego: pcasariego@uic.es
Dr. Roger Señís: rsenis@uic.es
Dr Josep Ramón Solé: jrsole@uic.es
Presentación
Estructuras I, se imparte en el segundo curso del grado. Es, por lo tanto, una asignatura que extiende el aprendizaje de Física, y proporciona al alumno las herramientas necesarias para comprender y profundizar, adecuadamente, en las asignaturas de estructuras que se imparten en tercer y cuarto curso de la carrera.
Intuitivamente, sabemos que cada material tiene sus propias características. Así pues, es lógico pensar que, diferentes materiales, manifestarán, diferentes comportamientos frente a un estado de cargas.
Hay una serie de parámetros que nos permiten conocer las características y el comportamiento de los materiales ante un estado de cargas. El conocimiento de estos parámetros es necesario para evaluar si un material, y por lo tanto, si una estructura, puede soportar las cargas a las que se encuentra sometida.
En la base a lo expuesto, la asignatura de Estructuras I, se centra en las características y resistencia de los materiales, e introduce al estudiante en el análisis estructural.
El conocimiento de estos parámetros comunes a todos los materiales, permite acometer más fácilmente el estudio de un material determinado, como el hormigón o el acero, los cuales se imparten en tercer y cuarto curso de la carrera.
Dicha asignatura se encuentra dividida en dos bloques.
En el PRIMER BLOQUE, se imparten los conceptos básicos de Resistencia de materiales.
La Resistencia de materiales confiere al alumno las herramientas necesarias para estudiar los esfuerzos internos a los que se encuentra sometida una estructura, bajo la acción de las cargas pertinentes, y determinar si dicha estructura es capaz de soportar las cargas a las que se encuentra sometida, o si por el contrario, será necesario efectuar un redimensionamiento de la misma.
Así pues este bloque, de carácter teórico-práctico, permite al alumno, pre-dimensionar , verificar y cuantificar, el “esfuerzo” que ha de desarrollar una pieza estructural con el fin de soportar las acciones a las que se encuentra sometida. Todo ello, bajo las premisas propias que la resistencia de materiales impone.
Esta parte de la asignatura enlaza con lo aprendido en Física I y prepara al alumno para el estudio de los materiales más habituales de la construcción, como son el acero y el hormigón, que se imparten en cursos superiores.
El SEGUNDO BLOQUE, se centra en el análisis de estructuras.
Los alumnos habrán de aplicar los conceptos aprendidos en el primer bloque, a la resolución estructural de un proyecto diseñado por el propio alumno en la asignatura de proyectos del mismo curso.
Para ello, se introducirá alumno en las tipologías habituales en la construcción y se explicará la normativa vigente, Código Técnico de la Edificación (CTE), concretamente en el CTE-AE y el CTE-SE, con el fin de que los alumnos obtengan las acciones sobre la edificación y establezcan la seguridad estructural pertinente marcada por el CTE.
Requisitos previos
Dado que la rama de estructuras es un continuo a lo largo de la carrera, donde en cada curso se van ampliando los conceptos del curso anterior, se recomienda que el alumno haya superado la asignatura de Física I, para un buen aprovechamiento del curso.
En su defecto, el alumno ha de tener conocimientos de los conceptos fundamentales que se imparten en Física, siendo imprescindible, el saber obtener los diagramas de esfuerzos de estructuras isostáticas.
Objetivos
El alumno ha de manejar con cierta fluidez los Códigos Técnicos, CTE-AE y CTE-SE, relativos a la obtención de cargas e introducción de seguridad estructural en la edificación.
Habrá de saber analizar estructuras planas con una correcta obtención de los diagramas de esfuerzos internos.
El alumno poseerá los conocimientos básicos de la Resistencia de Materiales. El alumno podrá predimensionar y analizar el estado de cargas al que se encuentra sometida una estructura.
Competencias/Resultados de aprendizaje de la titulación
- 12-T - Aptitud para concebir, calcular, diseñar, integrar en edificios y conjuntos urbanos y ejecutar estructuras de edificación.
- 15-T - Aptitud para concebir, calcular, diseñar, integrar en edificios y conjuntos urbanos y ejecutar soluciones de cimentación.
- 17 - Aptitud para aplicar las normas técnicas y constructivas.
- 24 - Conocimiento adecuado de la mecánica de sólidos, de medios continuos y del suelo, así como de las cualidades plásticas, elásticas y de resistencia de los materiales de obra pesada.
Resultados de aprendizaje de la asignatura
Conocimiento de la normativa de acciones y seguridad estructural.
Habilidad para diseñar, modelar, predimensionar y calcular estructuras en base a los conceptos de resistencia de materiales.
Contenidos
BLOQUE 1.
Tema 1. Introducción y conceptos generales.
Resistencia de materiales. Conceptos generales. Tipo de esfuerzos internos. Clasificación. Diagrama tensión – Deformación de un material. Obtención del diagrama tensión – Deformación. Introducción a los conceptos de tensión y deformación. Comportamiento elástico y comportamiento plástico de un material. Interpretación del diagrama tensión - Deformación del acero. Módulo de Young. Ley de Hooke. Ductilidad. Fragilidad. Plastificación. Interpretación del diagrama tensión – Deformación de otros materiales. Aluminio. Cerámica. Hormigón. Madera. Premisas de la resistencia de materiales. Ejercicios diagrama tensión deformación.
Tema 2. Geometría de masas.
Centro de gravedad. Área. Momento estático. Momento de inercia. Teorema de Steiner. Módulo resistente. Momento de inercia polar. Radio de giro. Producto de inercia Ejercicios.
Tema 3. Esfuerzo axil.
Definición de esfuerzo axil. Cálculo tensional. Cálculo de deformaciones. Deformación unitaria. Ley de Hooke. Esfuerzos térmicos. Módulo de elasticidad transversal o módulo de coulomb. Efecto Poisson. Parámetros característicos del comportamiento los materiales. Estructuras isostáticas, hiperestáticas y mecanismos. Hiperestatismo axil. Hiperestatismo axil por esfuerzos térmicos. Hiperestatismo axil en piezas mixtas. Ejercicios.
Tema 4. Flexión pura.
Definición de flexión. Fibra neutra. Flexión pura. Cálculo tensional. Hipótesis de Navier. Módulo resistente. Prontuario.
Tema 5. Flexión simple.
Definición de flexión simple. Esfuerzos normales vs. tensiones normales. Esfuerzos tangenciales vs. tensiones tangenciales. Esfuerzo cortante. Relación flexión vs. cortante. Esfuerzo rasante. Cálculo tensional. Expresión de Jouravski - Colignon. Ley de Cauchy. Casos particulares de esfuerzo cortante. Sección rectangular, circular, perfil laminado. Tensión media a cortante. Tipologías a flexión en función de la luz. Casuística. Tipologías a cortante. Tipologías a rasante. Ejercicios flexión simple y pura.
Tema 6. Flexión compuesta.
Definición de flexión compuesta. Casuísticas de flexión compuesta. axil excéntrico, carga oblicua, axil y viento, muros de contención, postensado/pretensado de un elemento de hormigón. Calculo tensional. Ecuación de la línea neutra. Ejercicios flexión compuesta.
Tema 7. Flexión esviada.
Definición de flexión esviada. Casuísticas de flexión esviada. Carga excéntrica, correas de cubierta, apoyos…etc. Cálculo tensional. Ecuación de la línea neutra. El núcleo central. Propiedades. Obtención del núcleo central. Casos genéricos: rectangular, circular, anular, perfil laminado. Cuadro resumen tipos de flexión. Elementos comunes de la edificación. Ejercicios flexión esviada.
Tema 8. Torsión.
Definición esfuerzo torsor. Casuística de esfuerzo torsor. Diagramas de momentos torsores. Cálculo tensional para el caso de secciones circulares. cálculo deformacional para el caso de secciones circulares. Giro torsional. Torsión uniforme y torsión no uniforme. Secciones vs. torsión. Rigidez torsional de una sección. Diseño de piezas sometidas a torsión. Ejercicios esfuerzo torsor.
BLOQUE 2.
Tema 1. Introducción al código técnico de la edificación. Tipologías habituales en la construcción. Db se. documento básico. Seguridad estructural. Bases de cálculo. Db se-ae. Documento básico. Seguridad estructural. acciones en la edificación.
Tema 2. Apuntes básicos para el cálculo de estructuras planas.
Pequeño libro con un resumen de los pasos necesarios para pre-dimensionar una estructura.
Metodología y actividades formativas
Modalidad totalmente presencial en el aula
| ACTIVIDAD FORMATIVA | COMPETENCIAS | CRÉDITOS ECTS |
|---|---|---|
| Clase expositiva | 12-T 15-T 17 24 | 0,6 |
| Clase participativa | 12-T 15-T 17 24 | 0,6 |
| Clase práctica | 12-T 15-T 17 24 | 0,6 |
| Tutorías | 12-T 15-T 17 24 | 0,6 |
| Estudio individual o en grupo | 12-T 15-T 17 24 | 2,5 |
Bibliografía y recursos
Bibliografía Obligatoria:
Mecánica de estructuras. Libro 1. Resistencia de materiales. Miguel Cervera Ruiz y Elena Blanco Díaz. Ediciones UPC.
Mecánica de estructuras. Libro 2. Resistencia de materiales. Miguel Cervera Ruiz y Elena Blanco Díaz. Ediciones UPC.
Resistencia de Materiales. Timoshenko S. Editorial Espasa-Calpe, S.A.
Elementos de Resistencia de Materiales. Timoshenko S, Young, D.H. Editorial Limusa
Estructuras o por qué las cosas no se caen. J.E. Gordon.
Bibliografía Complementaria:
Estructuras para arquitectos. Salvadori, M, Heller, R. Editorial CP67
Razón y ser de los tipos estructurales. Eduardo Torroja Miret.
Calcul d´estructures. Introducció. Frances López Almansa y Jorge Urbano Salido. Edicions UPC.
Estática. William F. Riley y Leroy D. Sturges. Editorial Reverté, S.A.
Mecánica Vectorial para Ingenieros. Estática. Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston Jr. Editorial McGraw-Hill.