Datos Identificativos 2015/16
Asignatura (*) Sistemas Estructurales Marinos Código 730112401
Titulación
Enxeñeiro Naval e Oceánico
Descriptores Ciclo Periodo Curso Tipo Créditos
1º y 2º Ciclo Anual
Cuarto 9
Idioma
Gallego
Modalidad docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Enxeñaría Naval e Oceánica
Coordinador/a
Junco Ocampo, Fernando
Correo electrónico
fernando.junco@udc.es
Profesorado
Junco Ocampo, Fernando
Correo electrónico
fernando.junco@udc.es
Web
Descripción general La asignatura de Sistemas Estructurales Marinos se divide en tres grandes bloques.

El objetivo del primer bloque de la asignatura, Conceptos Generales del Diseño de Sistemas Estructurales Marinos, es el transmitir al alumno las particularidades del cálculo de las estructuras marinas, frente a otros tipos de estructuras, e introducirle en la práctica del diseño estructural tanto de buques como de todo tipo de unidades destinadas a operar en la agresividad del medio marino. Se presenta el escenario general del diseño de los Sistemas Estructurales Marinos, así como las distintas metodologías aplicables.

El principal objetivo del segundo bloque de la asignatura, Métodos Generales de Cálculo para el Diseño de Sistemas Estructurales, es el proporcionar al estudiante una base teórico-práctica adecuada en el cálculo y diseño de estructuras marinas, dotándole así mismo de los conocimientos necesarios sobre las herramientas de cálculo existentes en la actualidad de la profesión.
Es decir, se le proporcionan al alumno las herramientas adecuadas para poder afrontar los procesos descritos durante la primera parte de la asignatura.

Por último, la asignatura resultaría incompleta si un tercer bloque, Métodos Específicos para el Diseño de Sistemas Estructurales Marinos, que complemente el anterior con herramientas particulares del tipo de sistemas estructurales de especial interés para el alumno. Cabe destacar que dentro de este bloque se enseñará al alumno a manejar la reglamentación de las Sociedades de Clasificación en el ámbito del cálculo de estructuras, por ser esta una de las actividades más relevantes en el futuro ejercicio de la profesión.
Se trata esta tercera parte de la asignatura de una temática eminentemente práctica, donde se introducirá al alumno en el uso de las herramientas informáticas habitualmente empleadas en el sector.

Competencias del título
Código Competencias del título
A1 Aplicar los fundamentos de la Ingeniería Naval y Oceánica.
A2 Modelar matemáticamente sistemas y procesos complejos de todos los ámbitos de la Ingeniería Naval y Oceánica.
A3 Desarrollar, programar y aplicar métodos analíticos y numéricos para el análisis de modelos lineales y no lineales de todos los ámbitos de la Ingeniería Naval y Oceánica.
A4 Participación en proyectos de investigación.
A5 Modelización matemática y computación en centros tecnológicos y de ingeniería.
B1 Aprender a aprender.
B2 Resolver problemas de forma efectiva.

Resultados de aprendizaje
Resultados de aprendizaje Competencias del título
A1
A2
A3
A4
A5
B1
B2

Contenidos
Tema Subtema
A) Parte I : Conceptos Generales del Diseño de Sistemas Estructurales Marinos

1.- La Estructura del Buque

1.1.- Aspectos Básicos del Diseño Estructural
1.1.1.- Espiral del Diseño Estructural
1.1.2.- Cálculo Directo frente a Métodos Empíricos
1.1.3.- ¿Por qué las Estructuras Marinas son Complejas?
1.1.4.- Definiciones
1.1.5.- Metodología General del Diseño Estructural
1.2.- Parámetros de Diseño
1.2.1.- Tipos de cargas
1.2.2.- Modos de Fallo
1.2.3.- Tipos de Análisis de Respuesta
1.2.4.- Jerarquía de Tensiones
1.2.5.- Cálculo Probabilístico de Estructuras
1.2.6.- Descripción Estructural de Distintos Tipos de Buques
1.3.- Resistencia Longitudinal: Respuesta de la Viga – Buque
1.3.1.- Aplicación de la teoría del buque – viga
1.3.2.- Características Principales de las Curvas de MM.FF: y FF.CC.
1.3.3.- Cargas en Aguas Tranquilas y en Olas
1.3.4.- Tensiones de Flexión en el Buque-Viga
1.3.5.- Resistencia y Rigidez
1.3.6.- Cálculo del Módulo de la Sección Maestra
1.3.7.- Materiales con diferente módulo de elasticidad
1.3.8.- Módulo Mínimo para Evitar el Fallo por Fatiga de la Viga-Buque
1.3.9.- Tensiones Tangenciales Debidas a Fuerzas Cortantes
1.4.- Tensiones Tangenciales debidas a Fuerzas Cortantes
1.5.- Cálculo de la vida de fatiga de las Estructuras Marinas
1.5.1.- Métodos determinísticos y probabilísticos
1.5.2.- Métodos basados en la distribución a largo plazo y la hipótesis de Palgrem-Miner
1.5.3.- Curvas S-N del DoE para análisis de fatiga y clasificación de las uniones soldadas
1.5.4.- Requerimiento de módulo de la cuaderna maestra para evitar el fallo por fatiga de la viga - buque
1.6.- Resistencia Longitudinal según las Sociedades de Clasificación
1.6.1.- Envolvente M.F. vertical inducido por las olas. Arrufo y quebranto
1.6.2.- Módulo resistente mínimo. Módulo resistente basado en máxima tensión normal. Momento de inercia mínimo
1.6.3.- Envolvente de la F.C. vertical inducida por las olas. Máxima tensión tangencial
1.6.4.- Modificación de F.C. en aguas tranquilas en buques con carga en bodegas alternas
1.6.5.- Tratamiento de brazolas de escotillas continuas. Efectividad del material longitudinal entre huecos de escotillas

2.- Inestabilidad elástica: Pandeo / Abolladura

2.1.- Conceptos Generales de la Inestabilidad Elástica
2.1.1.- Tipos de cargas actuantes sobre los elementos
2.1.2.- Modos de fallo. Estructuras a considerar
2.1.3.- Criterios básicos para evitar el pandeo.
2.2.- Métodos de Cálculo Directo
2.2.1.- Pandeo de Columnas
2.2.2.- Pandeo de Placas
2.3.- Método del IACS para elementos con tensiones primaria predominantes
2.3.1.- Pandeo de Planchas por Compresión pura
2.3.2.- Pandeo de Planchas por Tensión Tangencial Pura
2.3.3.- Pandeo de Longitudinales por Flexión
2.3.4.- Pandeo de Longitudinales por Flexión y Torsión combinadas
2.3.5.- Pandeo de las alas y almas de refuerzos primarios y secundarios
2.3.6.- Tensiones de trabajo. Criterio a cumplir.
2.4.- Complemento al método del IACS
2.4.1.- Efecto de los aligeramientos en la carga crítica
2.4.2.- Valores mínimos de la inercia de los refuerzos
2.4.3.- Valores mínimos para evitar la abolladura de las almas
2.4.4.- Efecto de tensiones secundarias transversales y tensiones tangenciales combinadas


B) Parte II : Métodos Generales de Cálculo para el Diseño de Sistemas Estructurales


3.- Estructuras de Nudos Fijos y Traslacionales

3.1.- Repaso Conceptos Previos
3.2.- Métodos de Cálculo de Relajaciones Sucesivas
3.2.1.- Estructuras de Nudos No desplazables
3.2.2.- Estructuras de Nudos desplazables


4.- Cálculo Matricial de Estructuras

4.1.- Definiciones y Conceptos Básicos
4.2.- Matriz de Rigidez de una Estructura
4.3.- Estructuras Planas de Nudos Articulados
4.4.- Líneas Generales de los Métodos Matriciales
4.5.- Estructuras Planas de Nudos Rígidos
4.6.- Emparrillados Planos
4.7.- Elemento de Viga Generalizado
4.8.- Elementos con extremos no rígidos


5.- Flexión de Placas y Paneles

5.1.- Teoría de las pequeñas deformaciones
5.1.1.- Flexión cilíndrica en placas largas
5.1.2.- Ecuación de flexión de placas
5.1.3.- Condiciones de contorno
5.1.4.- Soluciones para casos básicos
5.2.- Combinación de tensiones de flexión y membrana
5.2.1.- Teoría de las grandes deformaciones
5.2.2.- Tensión membranal. Bordes resistentes a la tracción
5.2.3.- Efectos de la deformación inicial
5.3.- Diseño de placas basado en una deformación permanente admisible
5.3.1.- Placas sometidas a presión uniforme. Deformación inicial debida a la soldadura
5.3.2.- Placas sometidas a cargas concentradas. Parámetros para describir las cargas
5.3.3.- Placas con cargas en posiciones múltiples. Niveles permisibles de deformación permanente
5.4.- Análisis en dominio plástico
5.4.1.- Planteamiento de la solución en régimen plástico
5.4.2.- Fórmulas rígido - plásticas para cargas de presión estática
5.4.3.- Cargas con variación rápida. Macheteo y colisión
5.4.4.- Cargas dinámicas


C) Parte III : Métodos Específicos para el Diseño de Sistemas Estructurales Marinos

Cambiar el orden y pasar este tema al final


6.- Reglas de las Sociedades de Clasificación

6.1.- Concepto de Clasificación y Estructura de las Reglas
6.2.- Elementos del fondo y doble fondo
6.2.1.- Cálculo de las planchas del fondo, consideraciones de presión y de estabilidad del panel
6.2.2.- Cálculo de planchas del doble fondo, consideraciones de presión, carga local y erosión por la carga
6.2.3.- Longitudinales de fondo y doble fondo
6.2.4.- Varengas y Vagras. Limitaciones generales. Escantillones mínimos. Cálculo directo
6.3.- Elementos del forro
6.3.1.- Escantillonado por carga local. Consideraciones de presión exterior y eventual presión interior
6.3.2.- Comprobación del espesor por fuerza cortante
6.3.3.- Cuadernas de bodega y de tanques. Cuadernas de entrepuentes. Reforzado en la zona de proa
6.3.4.- Bulárcamas. Función principal, escantillonado
6.4.- Cubiertas
6.4.1.- Funciones a desempeñar. Tipos de cargas
6.4.2.- Escantillones de las cubiertas resistentes
6.4.3.- Cubiertas de carga
6.4.4.- Baos y Longitudinales
6.4.5.- Esloras, Baos fuertes y Puntales
6.5.- Mamparos Estancos
6.5.1.- Misiones principales
6.5.2.- Distinción entre mamparos estancos y de tanques. Escantillonado de planchas
6.5.3.- Escantillonado de refuerzo primarios y secundarios
6.5.4.- Mamparos corrugados
6.5.5.- El fenómeno de “sloshing”.
6.6.- Las “Common Structural Rules” (CSR)

7.- Aspectos Básicos del Método de los Elementos Finitos

7.1.- Introducción
7.2.- Fundamentos
7.3.- Puntos Primordiales
7.3.1.- Malla y Elementos
7.3.2.- Elementos más habituales
7.4.- Elemento Triangular de Tensión Constante
7.5.- Elemento Rectangular con Variación Lineal de Deformaciones
7.6.- Elemento Rectangular de Tensión Tangencial Constante
7.7.- Cuadrilátero y otros Isoparamétricos

8.- Aplicación del Método de los EEFF a los Sistemas Estructurales Marinos

8.1.- Introducción
8.2.- Consideraciones sobre el Modelo Estructural
8.2.1.- Modelización de un Panel Reforzado
8.2.2.- Ortogonalidad y Tamaño de la malla
8.2.3.- Simetría de Estructura y Cargas
8.2.4.- Modelización de Refuerzos Unidos a Planchas
8.2.5.- Elemento de Viga Híbrido
8.2.6.- Modelización de Paneles Reforzados
8.2.7.- Elemento Especial con Refuerzos
8.2.8.- Modelización Estructural de un Módulo de Buque
8.2.9.- Representación de Nudos y Consolas
8.2.10.- Definición y uso de Superelementos
8.3.- Normal Generales sobre Modelización
8.3.1.- Normal Generales sobre Modelización
8.3.2.- Disposición de la Malla
8.3.3.- Utilización de Elementos
8.3.4.- Tipos de Estructuras
8.3.5.- Condiciones de Contorno
8.3.6.- Modelo de 2D
8.3.7.- Ancho Efectivo de Plancha
8.4.- Análisis Modal y Dinámico
ejercicios

Planificación
Metodologías / pruebas Competéncias Horas presenciales Horas no presenciales / trabajo autónomo Horas totales
Prueba de respuesta breve A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 100 90 190
Trabajos tutelados A2 A4 B1 B2 0 15 15
Sesión magistral A1 A2 B1 10 0 10
 
Atención personalizada 10 0 10
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Prueba de respuesta breve Examen teórico/práctico
Trabajos tutelados Se propondrán problemas prácticos a resolver por parte del alumnado.
Sesión magistral Clases participadas sobre los principales temas

Atención personalizada
Metodologías
Trabajos tutelados
Descripción
Se encargarán trabajos de diseño/cálculo de estructuras

Evaluación
Metodologías Competéncias Descripción Calificación
Prueba de respuesta breve A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 Examen teórico/práctico 100
 
Observaciones evaluación

Fuentes de información
Básica (). .

- “Cálculo de Estructuras – Complemento a los Métodos Tradicionales de Cálculo” – SAEZ-BENITO

- “Cálculo de Estructuras – Problemas Resueltos (Volumen I)” – SAEZ-BENITO (Hay varios volúmenes)

- “Curso de Análisis Estructural “ - CELIGÜETA


1.- “Ship Structural Design.A rationally-based, computer aided, optimization approach” – Owen Hughes, Editorial John Wiley & Sons.

2.- “Ship Structural Design Concepts” – J.Evans, Editorial Cornell Maritime Press

3.- “Principles of Naval Architecture – Vol.I” – Varios, SNAME

4.- Reglas de las SS.CC.: ABS, DnV, LRS, BV.

Complementária (). .
(). .

1.- “Finite Element Procedures in Engineering Análisis” – Bathe

2.- “Finite Element Method” – Zienkiewicz

3.- “Cálculo de Estructuras por el MEF” – Eugenio Oñate

4.- “Finite Element Structural Análisis” – T.Y. Yang


Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente
Comportamiento del Buque en el Mar/730405123
Proyectos de Buques e Artefactos/730405131

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente
Estructuras Oceánicas/730405204
Tecnología de la Construcción del Buque/730405137

Asignaturas que continúan el temario

Otros comentarios


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