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PROGRAMA DOCENTE DE LA ASIGNATURA:
"TEORÍA DE ESTRUCTURAS Y CONSTRUCCIÓN"
Código: 304100442
INGENIERÍA INDUSTRIAL
4º CURSO DE ESPECIALIDAD MECÁNICA
E.T.S.I.I. Y M.
Departamento de Ingeniería de los Materiales,
Mecánica Aplicada y Construcción.
UNIVERSIDAD DE VIGO
CURSO ACADÉMICO 2001 - 2002
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I. DATOS ADMINISTRATIVOS
Nombre de la materia
Número de referencia
Créditos aula/grupo
Créditos laboratorio/grupo
Número grupos aula
Número grupos laboratorio
Anual / Cuatrimestral
Departamento
Área de Conocimiento
Teoría de estructuras
304100442
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Anual
Ingeniería de los Materiales, Mecánica Aplicada y
Construcción
Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de Estructuras
II. PROFESORADO DE LA MATERIA
- Parte de Teoría de Estructura: MANUEL PÉREZ GONZÁLEZ (480)
- Parte de Construcción: ANTONIO PÉREZ COLLAZO (474)
TUTORÍAS:
Lugar:
Laboratorio de Resistencia de Materiales
Horario: Manuel Pérez González: Jueves de 19 a21h y viernes de 17 a 19h.
Antonio Pérez Collazo: Viernes de 14 a 16h.
III. TEMARIO
III.1 PARTE DE TEORÍA DE ESTRUCTURAS
- ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS
1. Proyecto de estructuras
1.1. Planteamiento del proyecto de estructuras. Exigencias de comportamiento. Determinación de
acciones.
1.2. Propiedades estructurales de los materiales. Caracterización. Coeficientes de seguridad.
2. Principios y bases del análisis de estructuras.
2.1. Idealización y discretización de la estructura. Condiciones de contorno. Fuerzas, desplazamientos,
tensiones y deformaciones. Estabilidad, determinación e indeterminación estática. Principio de
superposición.
2.2. Equilibrio. Compatibilidad. Ley de comportamiento.
2.3. Teoremas energéticos de aplicación al cálculo de estructuras.
2.4. Simplificaciones en estructuras simétricas.
3. Estática gráfica.
3.1. Fuerzas concurrentes. Determinación de resultantes y equilibrantes.
3.2. Fuerzas no concurrentes. Polígono funicular. Aplicaciones del
determinación de la resultante o equilibrante del sistema de fuerzas.
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polígono funicular para la
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3.3. Trazado de polígonos funiculares condicionados. Aplicaciones.
4. Estructuras de barras articuladas estáticamente determinadas.
4.1. Métodos de análisis para determinar los esfuerzos en las barras y desplazamientos de los nudos.
4.2. Utilización de los diagramas de momentos flectores y esfuerzos cortantes al cálculo de vigas de
celosía.
5. Métodos generales de análisis de estructuras. Método de las fuerzas o de la
flexibilidad.
5.1. Descripción del método. Ejemplos de aplicación.
6. Estructuras de barras articuladas estáticamente indeterminadas.
6.1. Análisis. Aplicación del método de las fuerzas.
6.2. Cálculo de incógnitas hiperestáticas y desplazamiento de los nudos utilizando el segundo teorema de
Castigliano y el principio de los trabajos virtuales.
7. Métodos generales de análisis de estructuras. Método de los desplazamientos o de la Rigidez.
7.1. Ecuaciones de fuerza-desplazamiento en extremo de barra. Rigideces elementales.
7.2. Descripción del método. Ejemplos de aplicación.
8. El método de Cross.
8.1. Fundamentos. Etapas. Simplificaciones.
8.2. Aplicación a estructuras intranslacionales.
8.3. Aplicación a estructuras translacionales.
9. Determinacion de las líneas de influencia.
9.1. Estructuras isostáticas.
9.2. Estructuras hiperestáticas.
10. Planteamiento matricial del método de rigidez.
10.1. Métodos de resolución de sistemas de ecuaciones lineales. Discretización de la estructura. Sistemas
de coordenadas. Transformación de coordenadas. Carga equivalente.
10.2. Planteamiento de la ecuación de la estructura. Ensamblaje de la matriz de rigidez. Imposición de las
condiciones de contorno. Determinación de reacciones y esfuerzos en las barras.
10.3. El tamaño del problema. Optimización, numeración de nudos y sistemas de almacenamiento.
10.4. Apoyos: inclinados, flexibles y asentamientos. Liberación de coacciones en barras. Variación en la
longitud de las barras. Nudos rígidos de tamaño finito.
11. Métodos simplificados para el cálculo de esfuerzos.
11.1. Pórticos sometidos a cargas verticales. Método de la instrucción EH-91.
11.2. Pórticos sometidos a cargas horizontales. Método del pórtico. Método del voladizo.
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-CÁLCULO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO
1. Hormigón armado, componentes, características.
1.1. Hormigón, componentes. Características del hormigón. Armaduras. Características del acero.
1.2. Método de cálculo de los estados límites. Niveles de control. Coeficientes de seguridad.
2. Método parábola-rectángulo.
Diagrama de los dominios de deformación. Ecuaciones de equilibrio y compatibilidad en los
dominios. Abacos y tablas.
3. Método simplificado del momento tope. Definiciones importantes. Diagramas.
4. Flexión simple.
4.1. Ecuaciones de equilibrio. Problemas de comprobación. Problemas de dimensionamiento.
4.2. Disposiciones relativas a las armaduras. Norma Tecnológica Española: Vigas.
5. Compresión simple.
5.1. Piezas no zunchadas (sección rectangular).
Problemas de comprobación. Problemas de
dimensionamiento. Norma Tecnológica Española: Soportes. Disposiciones relativas a las armaduras.
5.2. Piezas zunchadas (sección circular). Resistencia del hormigón zunchado. Cálculo de piezas
zunchadas. Disposiciones relativas a las armaduras.
5.3. Soportes compuestos.
6. Flexión o compresión compuesta.
Ecuaciones de equilibrio. Problema de comprobación. Problema de dimensionamiento.
Sección rectangular con armadura simétrica. Disposiciones relativas a las armaduras.
7. Flexión lateral o pandeo.
Generalidades. Campo de aplicación. Cálculo de soportes a pandeo.
8. Esfuerzo cortante.
Generalidades. Resistencia al esfuerzo cortante. Disposiciones relativas a las armaduras. Distribución de
las armaduras.
9. Torsión.
Disposiciones de las armaduras. Comprobaciones relativas al hormigón. Comprobaciones relativas a las
armaduras.
10. Estados límites de utilización.
10.1 Fisuración. Generalidades. Comprobaciones de las condiciones de fisuración. Recomendaciones
prácticas.
10.2 Deformación. Generalidades. Cálculo de flechas. Limitaciones prácticas relativas a las flechas.
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III.2 PARTE DE CONSTRUCCIÓN
1.-
CONCEPCIÓN Y PROYECTO DEL EDIFICIO INDUSTRIAL.
1.1.-
El edificio industrial, introducción.
1.1.1.- Concepción dentro del sistema "Planta Industrial".
1.1.2.- Inputs-outputs básicos en el proyecto.
1.1.3.- Alcande de este capítulo.
1.2.-
Tipología fundamaental de los edificios industriales.
1.3.-
Criterios para el diseño básico.
1.3.1.- Determinación de las dimensiones del edificio industrial.
1.3.2.- Elección de construcción de una planta o varias, nave sencilla o múltiple.
1.3.3.- Criterios de diseño impuestos por la disponibilidad de materiales.
1.3.4.- Criterios de diseño impuestos por los elementos de manipulación y transporte de
materiales.
1.3.5.- Criterios sobre estéticas y categoría de la construcción.
1.3.6.- Consideraciones sobre ambiente.
1.3.7.- Consideraciones económicas.
1.3.8.- Consideraciones sobre flexibilidad en el diseño para adaptación a posibles
modificaciones en el proceso.
1.3.9.- Resumen de los criterios expuestos.
1.4.-
El diseño del edificio industrial.
1.4.1.- Determinación exacta de las dimensiones.
1.4.1.1.- La proporción.
1.4.1.2.- La modulación en el diseño.
1.4.1.3.- Coordinación dimensional y coordinación modular.
1.4.1.4.- Empleo de tramas.
1.4.1.5.- La modulación en la ordenación de espacio.
1.4.2.- El sistema estructural.
1.4.2.1.- El sistema estructura-cimentación-suelo.
1.4.2.2.- La génesis del sistema estructural.
1.4.2.3.- Planteamiento general del sistema estructural.
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1.4.2.4.- El fenómeno tensional.
1.4.2.5.- Los materiales estructurales.
1.4.2.5.1.-Materiales pétreos.
1.4.2.5.2.-Materiales metálicos.
1.4.2.6.- Criterios para la elección de estructuras metálicas o de hormigón en edificios
industriales.
1.4.2.7.- Otras consideraciones a tener en cuenta en el proyecto de estructuras.
1.4.2.7.1.-Solicitaciones especiales.
1.4.2.7.2.-Cambios en el proceso de fabricación.
1.4.2.7.3.-Influencia del terreno en la solución estructural.
1.4.2.7.4.-Juntas de dilatación.
1.4.3.- Iluminación natural.
1.4.3.1.-Introducción
1.4.3.2.-Cálculo de la iluminación natural mediante el índice de acristalamiento.
1.4.3.3.-Cálculo de la iluminación natural mediante el factor luz de día.
1.4.3.3.1.-Iluminación cenital con lucernarios en dientes de sierra.
1.4.3.3.2.-Iluminacion cenital mediante claraboyas.
1.4.3.3.3.-Iluminación cenital mediante lucernarios en forma de montera o
linterna.
1.4.4.- El ambiente o clima en la planta industrial.
1.4.4.1.-Generalidades.
1.4.4.2.-Factores fisiológicos.
1.4.4.3.-Factores psicológicos o subjetivos.
1.5.-
2.-
Resumen del proyecto de un edificio industrial.
URBANISMO INDUSTRIAL.
2.1.-
Introducción
2.2.-
Primera fase: Planificación económica e industrial a nivel regional.
2.3.-
Determinación del emplazamiento de la zona industrial.
2.3.1.- Emplazamiento: Superficie necesaria, otras consideraciones.
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2.3.2.- Impacta ambiental producido por la zona industrial.
2.4.-
3.-
Tercera fase: Proyecto de polígonos industriales.
POLÍGONOS INDUSTRIALES.
3.1.-
Antecedentes.
3.2.-
Planteamiento de un polígono industrial.
3.3.-
Servicios de un polígono industrial.
3.3.1.- Preámbulo.
3.3.2.- Sistema viario: Enlace con el exterior, estudio del tráfico interior de un polígono y
dimensionamiento de las vías, pavimento de calzadas, bordillos, aceras, pendientes a
optar en calle, radios de encuentro, obras
especiales.
3.3.3.- Abastecimiento de aguas: Dotaciones que se consideran, procedencias del agua a
consumir en un polígono, depósito de regularización, equipos de bombeo, redes de
distribución, acometidas, bocas contraincendios y riego, cálculo de la red. Sistemas de
depuración de aguas de abastecimiento público:
-Floculación, coagulación, decantación. Filtración. Esterilización.
-Cálculo hidráulico y constructivo de cada fase de la depuración. Otros
sistemas de depuración.
3.3.4.- Redes de saneamiento: Redes de evacuación de aguas residuales industriales, redes de
evacuación de aguas pluviales, normas municipales, caudales de vertido a considerar,
características de la red, tipos de canalización, profundidad de las redes, pozos de
registro, sumideros, cruces de calzada, cámaras de descarga, pendientes de las redes,
vertido, depuración de aguas.
Distribución y diseño de redes subterráneas.
Cálculo de seguridad a rotura de las redes.
Redes separativas y redes unitarias.
Depuración de las aguas residuales:
-Tratamientos primarios: Desbaste. Desengrase. Desarenado. Decantador
primario
-Tratamientos biológicos: Aireación. Decantación secundaria.
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-Tratamientos de fangos: Digestión aeróbica. Digestión anaeróbica.
Espesamiento. Filtración.
Cálculos hidráulicos, biológicos y estructurales.
Legislación sobre vertidos de aguas a cauces públicos.
Cálculo de emisarios submarinos.
3.3.5.- Red de energía eléctrica: Normas locales, enlace con exterior, cargas y
demandas eléctricas adoptadas, tensiones adoptadas en el suministro a las
parcelas, red de fuerza, sistema de alumbrado de calles.
3.3.6.- Sistemas de alumbrado de calles: Introdución. Clasificación de las vías. Niveles de
iluminación recomendados. Tipos de lámparas utilizadas en alumbrado público.
Luminarias y material auxiliar. Implantación de una instalación de alumbrado público.
Cálculo de la instalación de alumbrado público:
-Cálculos eléctricos.
-Cálculos luminotécnicos.
-Curvas ISOLUX y POLARES.
-Curvas de coeficiente de utilización.
III.3 PROGRAMA DE PRACTICAS
- Calculo de acciones.Hipótesis de carga. Coeficientes de seguridad.
Aplcación a una estructura metálica.
Apicacion a una estructura en altura de hormigón armado
-Metodos gráficos y métodos analíticos para el análisis de estructuras de celosía.
Apicacion a una cercha metálica de cubierta con cargas reales.
- Aplicacion de los métodos simplificados al análisis de una estructura plana de nudos articulados.
Casos de cargas verticales/ horizontales.
Predimensionamiento de la estructura supuesta de hormigón armado.
- Análisis de una estructura hiperéstática por el método de Cross.
Cálculo de esfuerzos y reacciones en un caso real.
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IV. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
IV.1 PARTE DE ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS
AUTORES:
Referencias básicas:
- Antón, V., Parras, J.: "Analisis estructural". UNED, Fundación Escuela de la Edificación, 1987.
- Fernández Casado.: "Cálculo de estructuras reticulares". Ed. Dossat S.A.,1967.
- J. Montoya, P., G. Messeguer, M. Cabré, F.: "Hormigón armado".
Ed. Gustavo Gili, 1990.
- Timoshenko, S. P., Young, D. H.: "Teoría de las estructuras". Ed. Urmo, 1979.
Referencias complementarias:
- Alarcón, E., Álvarez, R., Gomez-Lera M.S.: "Cálculo matricial de estructuras". Ed. Reverté S.A., 1990.
- Calavera, J.: "Proyecto y cálculo de estructuras de hormigón armado". Intemac.
- G. Taboada, J. A.: "Tensiones y deformaciones en materiales elásticos". Servicio de publicaciones,
Universidad de Santiago, 1989.
- París, F.: “Cálculo matricial de estructuras”. Sección de publicaciones, ETSII, UPM, 1980.
- Timoshenko, S. P.: "Resistencia de materiales". Ed. Espasa Calpe, 1970.
- Timoshenko, S. P. Y Goodier, J. N.: "Teoría de la elasticidad". Ed. Urmo, 1968.
NORMATIVA:
Normas básicas de la edificación:
- NBE AE-88, "Acciones en la edificación".
- NBE EA-95, "Estructuras de acero laminado en edificación".
- EHE, "Instrucción del hormigón estructural, 1999".
IV.2 PARTE DE CONSTRUCCIÓN
- F. Wild. Edificios para la Industria. Ed.Gustavo Gli, S.A.
- F. Wild. Edificios para almacenamiento y distribución de mercancías. Ed.Gustavo Gli, S.A.
- B. Krekler. Edificios administrativos. Ed.Gustavo Gli, S.A.
- R. de Heredia. Construcción de plantas industriales. Ed. Blume.
- Arquitectura y Urbanismo industrial. ETS. I.I. Madrid
- R. de Heredia , A.Prado. El Terreno ETS I.I. Madrid.
- R. Muther. Distribución en Planta. Ed. Hispano.
- Ernest W.Steel-Terence-.McGhee. Abastecimiento de agua y alcantarillado. Ed.Gustavo Gli, S.A.
- L. Yges Gómez. Diseño de depósitos de Agua. Ed. Bellisco.
- Alumbrado técnico. INDALUX Catálogo general.
- L. J. Arizmendi Instalaciones urbanas. Ed. Bellisco.
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- Barnes. Infraestructuras y Planeamiento. Ed. Bellisco
- Karlimhoff . Manual de Saneamiento de Poblaciones. Ed.Blume
- Locales Administrativos. Instalación y acondicionamiento. Presidencia del Gobierno
- E. Mendiluce Rosist. El golpe de ariete en las impulsiones. Ed. Bellisco
V. MÉTODO DOCENTE
La actividad docente comprende clases teóricas y de clases practicas.
En la parte teórica se desarrollarán los temas en clases orales en el aula ayudándose del proyector de
transparencias en algunos casos. Incluimos aquí la propuesta de algunos problemas tipo a resolver bien en la
propia clase o por el alumno una vez informado de la marcha de la solución.
Las practicas a desarrollar consisten en la propuesta de unos trabajos a realizar por el alumno, bajo la
dirección del profesor, donde se busca que el estudiante además de aplicar los conocimientos adquiridos en la
teoría se familiarice con la búsqueda de la información precisa en la normativa oficial o en otras publicaciones.
Las directrices para la realización de los trabajos y las aclaraciones a la normativa se realizarán durante las
propias clases prácticas.
VI. EVALUACIÓN
Para obtener el aprobado de la asignatura deberán aprobarse por separado las partes de Teoría de
Estructuras y la parte de Construcción.
En la parte de Teoría de estructuras se harán exámenes parciales durante el curso. El alumno que apruebe
todos los parciales obtendrá el aprobado en esta parte de la asignatura, caso contrario deberá ser evaluado en el
examen final correspondiente.
La parte de construcción se evaluará en el examen final.
Cualquiera que sea la prueba se dará a conocer al alumno el peso o ponderación de cada una de sus partes
a efectos de valoración y calificación del examen.
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