Datos Identificativos 2020/21
Asignatura (*) Estruturas III Código 632514003
Titulación
Mestrado Universitario en Enxeñería de Camiños, Canais e Portos
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Mestrado Oficial 1º cuadrimestre
 Primeiro Obrigatoria 6
Idioma
Castelán
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Construcións e Estruturas Arquitectónicas, Civís e Aeronáuticas
Enxeñaría Civil
Coordinación
Diaz Garcia, Jacobo Manuel
 Correo electrónico
jacobo.diaz@udc.es
Profesorado
Baldomir García, Aitor
Diaz Garcia, Jacobo Manuel
Romera Rodriguez, Luis Esteban
 Correo electrónico
aitor.baldomir@udc.es
jacobo.diaz@udc.es
l.romera@udc.es
Web http://moodle.udc.es
Descrición xeral O obxectivo global da materia é adquirir os fundamentos teóricos e prácticos da análise de estruturas mediante o Método de Elementos Finitos (MEF). Para iso exponse os seguintes obxectivos parciais:
- Comprender as bases teóricas do MEF, tipos de elementos, características e tipoloxías de aplicación en enxeñaría civil.
- Aplicar o MEF utilizando programas de deseño e cálculo de estruturas por computador.
- Espertar unha visión crítica do alumno sobre os resultados obtidos.
- Iniciar ao alumno na análise non lineal de estruturas.
Plan de continxencia
1. Modificacións nos contidos
Non se realizan cambios

2. Metodoloxías
*Metodoloxías docentes que se manteñen
- Traballos tutelados

*Metodoloxías docentes que se modifican
- Sesión maxistral: No caso de non poder facerse presencialmente, a sesión maxistral impartirase na plataforma Teams.
- Solución de problemas: No caso de non poder facerse presencialmente, as clases de solución de problemas impartiranse utilizando Teams e a plataforma VDI.

3. Mecanismos de atención personalizada ao alumnado
No caso de non poder levarse a cabo presencialmente, a atención personalizada realizarase a través do correo electrónico, Moodle ou Teams.

4. Modificacións na avaliación
- Traballos tutelados: Non hai modificacións.
- Proba obxetiva: No caso de non poder facerse presencialmente, a proba obxetiva realizarase a través das plataformas Moodle, Teams e VDI.

5. Modificacións da bibliografía ou webgrafía
Non se producen

Competencias do título
Código Competencias do título
A1 Capacitación científico-técnica e metodolóxica para a asesoría, a análise, o deseño, o cálculo, o proxecto, a planificación, a dirección, a xestión, a construción, o mantemento, a conservación e a explotación nos campos relacionados coa Enxeñería Civil: edificación, enerxía, estruturas, xeotecnia, hidráulica, hidroloxía, enxeñería cartográfica, enxeñería marítima e costeira, enxeñería sanitaria, materiais de construción, medio ambiente, ordenación do territorio, transportes e urbanismo, entre outros
A2 Capacidade para comprender os múltiples condicionamentos de carácter técnico, legal e da propiedade que se suscitan no proxecto dunha obra pública, e capacidade para establecer diferentes alternativas válidas, elixir a óptima e plasmala adecuadamente, prevendo os problemas da súa construción, e empregando os métodos e tecnoloxías máis adecuadas, tanto tradicionais como innovadoras, coa finalidade de conseguir a maior eficacia dentro do respecto polo medio ambiente e a protección da seguridade e saúde dos traballadores e usuarios da obra pública
A3 Coñecemento, comprensión e capacidade para aplicar a lexislación necesaria durante o desenvolvemento da profesión de Enxeñeiro de Camiños, Canais e Portos
A4 Coñecemento da historia da Enxeñaría Civil e capacitación para analizar e valorar as obras públicas en particular e a construción en xeral
A5 Coñecemento da profesión de Enxeñeiro de Camiños, Canais e Portos e das actividades que se poden realizar no eido da Enxeñaría Civil
A6 Aplicación das capacidades técnicas e xestoras en actividades de I+D+i dentro do eido da Enxeñaría Civil
A8 Utilización dos ordenadores para a resolución de problemas complexos de enxeñería. Utilización de métodos e modelos sofisticados de cálculo por ordenador así como utilización de técnicas de sistemas expertos e de intelixencia artificial no contexto das súas aplicacións na resolución de problemas do ámbito estrito da Enxeñería Civil
A9 Capacidade para resolver numericamente os problemas matemáticos máis frecuentes na enxeñería, desde a formulación do problema ata o desenvolvemento da formulación e a súa implementación nun programa de ordenador. En particular, capacidade para formular, programar e aplicar modelos numéricos avanzados de cálculo, así como capacidade para a interpretación dos resultados obtidos no contexto da enxeñería civil, a mecánica computacional e/ou a enxeñería matemática, entre outros
A11 Capacidade para documentarse, obter información e aplicar os coñecementos de materiais de construción en sistemas estruturais. Coñecementos da relación entre a estrutura dos materiais e as propiedades mecánicas que dela se derivan, incluíndo a caracterización microestrutural. Coñecemento, comprensión e capacidade para aplicar os métodos, procedementos e equipos que permiten a caracterización mecánica dos materiais, tanto experimentais como analíticos. Coñecementos teóricos e prácticos avanzados das propiedades dos materiais de construción máis utilizados en enxeñería civil. Capacidade para a aplicación de novos materiais a problemas construtivos.
A17 Capacidade para analizar e comprender como as características das estruturas inflúen no seu comportamento, así como coñecer as tipoloxías máis usuais na Enxeñería Civil. Capacidade para utilizar métodos tradicionais e numéricos de cálculo e deseño de todo tipo de estruturas de diferentes materiais, sometidas a esforzos diversos e en situacións de comportamentos mecánicos variados. Coñecemento das diferentes tipoloxías de pontes metálicas, de formigón e mixtas, o seu comportamento estrutural, os métodos de cálculo e os procedementos construtivos empregados
A18 Coñecemento teórico e práctico para a análise non lineal e dinámico estrutural, con especial fincapé na análise sísmica, mediante a aplicación dos métodos e programas de deseño e cálculo dinámico de estruturas por ordenador, a partir do coñecemento e comprensión das cargas dinámicas máis habituais e a súa aplicación ás tipoloxías estruturais da Enxeñaría Civil.
A19 Capacidade para definir a formulación do problema de deseño óptimo de estruturas, mediante a aplicación dos métodos de optimización lineal e non lineal máis habituais en diversas tipoloxías estruturais, incluíndo conceptos de análise de sensibilidade
A20 Coñecemento dos esquemas estruturais máis empregados en Enxeñaría Civil, e capacidade para analizar os antecedentes históricos e a súa evolución ao longo do tempo. Comprensión das interaccións entre as tipoloxías estruturais, os materiais de construción existentes en cada etapa histórica e os medios de cálculo utilizados.
A52 Coñecemento e comprensión dos diferentes estilos artísticos, en relación co contexto histórico, económico e social da súa época desenvolvendo a capacidade para apreciar e incluír condicionantes estéticos na obra civil.
B1 Que os estudantes posúan as habilidades de aprendizaxe que lles permitan continuar estudando dun xeito que terá que ser en gran medida autodirixido ou autónomo.
B2 Posuír e comprender coñecementos que aporten unha base ou oportunidade de ser orixinais no desenvolvemento e/ou aplicación de ideas, a miúdo nun contexto de investigación
B3 Que os estudantes saiban aplicar os coñecementos adquiridos e a súa capacidade de resolución de problemas en contornas novas ou pouco coñecidas dentro de contextos máis amplos (ou multidisciplinares) relacionados coa súa área de estudo.
B4 Que os estudantes sexan capaces de integrar coñecementos e enfrontarse á complexidade de formular xuízos a partir dunha información que, sendo incompleta ou limitada, inclúa reflexións sobre as responsabilidades sociais e éticas vinculadas á aplicación dos seus coñecementos e xuízos
B5 Que os estudantes saiban comunicar as súas conclusións e os coñecementos e razóns últimas que as sustentan a públicos especializados e non especializados dun xeito claro e sen ambigüidades.
B6 Resolver problemas de forma efectiva
B7 Aplicar un pensamento crítico, lóxico e creativo
B8 Traballar de xeito autónomo con iniciativa
B9 Traballar de forma colaborativa
B16 Valorar criticamente o coñecemento, a tecnoloxía e a información dispoñible para resolver os problemas cos que deben enfrontarse
B18 Valorar a importancia que ten a investigación, a innovación e o desenvolvemento tecnolóxico no avance socioeconómico e cultural da sociedade
C1 Reciclaxe continua de coñecementos nunha perspectiva xeral no eido global de actuación da Enxeñería Civil
C2 Comprender a importancia da innovación na profesión
C5 Comprensión da necesidade de actuar de forma enriquecedora sobre o medio ambiente contribuíndo ao desenvolvemento sostible
C9 Capacidade para organizar e planificar
C13 Claridade na formulación de hipóteses
C15 Capacidade de traballo persoal, organizado e planificado
C21 Capacidade de realizar probas, ensaios e experimentos, analizando, sintetizando e interpretando os resultados

Resultados de aprendizaxe
Resultados de aprendizaxe Competencias do título
Capacidade de expor, executar e analizar modelos de elementos finitos adecuados ao problema que desexa resolver e capacidade de interpretar os resultados numéricos obtidos da análise lineal e non lineal de estruturas AM1
AM2
AM3
AM4
AM5
AM6
AM8
AM9
AM11
AM17
AM18
AM19
AM20
AM52
 BM1
BM2
BM3
BM4
BM5
BM6
BM7
BM8
BM9
BM16
BM18
 CM1
CM2
CM5
CM9
CM13
CM15
CM21

Contidos
Temas Subtemas
Introdución ao método dos elementos finitos Sistemas discretos e continuos: elementos, nós e graos de liberdade. Etapas do proceso de solución. Tipos de elementos. Obtención das ecuacións de equilibrio. Matriz de rixidez e vectores de carga. Exemplos de aplicación.
Elemento unidimensional barra a axil Discretización. Elemento lineal: funcións de forma e formulación isoparamétrica. Principio de traballos virtuais (PTV). Matrices elementais. Elementos lagrangianos de orde superior. Exemplos.
Elementos finitos en elasticidade bidimensional Teoría de elasticidade 2D. Elemento triangular lineal, PTV e discretización. Ecuacións de equilibrio. Movementos e magnitudes derivadas. Elemento rectangular bilineal. Propiedades da solución e converxencia. Elementos lagrangianos e serendipitos de orde superior. Formulación isoparamétrica. Integración analítica e numérica. Estabilidade, converxencia e integración. Melloras do elemento C4. Estudo comparativo dos elementos. Exemplos.
Introdución ao programa comercial de EF Abaqus Estrutura. Módulos. Tipos de mallas. Elementos. Cargas, casos de carga e condicións de contorno. Comprobacións, cálculo e visualización. Módulos de análises.
Elementos finitos tridimensionales Elasticidade 3D. Ecuacións constitutivas. PTV. Elementos tetraédricos e hexaédricos. Formulación isoparamétrica e integración. Análise comparativa. Efecto da distorsión. Exemplos de aplicación.
Elementos viga Teoría de Navier-Bernouilli. Elemento viga hermítico de clase C1. Cortante. Elemento viga de Timoshenko de clase C0. Análise comparativa. Estruturas 2D e 3D. Condiciones de contorno. Exemplos.
Elementos placa Teoría de placas. Placa de Kirchhoff e placa de Reissner-Mindlin. Equilibrio e relaciones momento-curvatura. PTV. Elementos placa delgada: elementos de clase C1 MCZ e DKT. Elementos placa grosa. Integración e bloqueo da solución. Cálculo de esforzos e tensións
Efecto do esviaje. Exemplos.
Elementos lámina Formulacións e tipos de elementos.
Elementos lámina plana: Teorías de Reissner-Mindlin e Kirchhoff. PTV. Matrices elementais. Problemas de coplanariedad. Elementos lámina espacial curva. Exemplos.
Introdución á análise non lineal de estruturas mediante o MEF Tipos de non linealidades. Esquemas de control, métodos iterativos e converxencia.Tensores de deformacións e tensións. Non linealidad xeométrica, do material e contacto. Exemplos.
Temas complementarios Estimación do erro. Aspectos computacionais. Mallas adaptativas. Subestructuración. Problemas térmicos. Elementos axisimétricos e de revolución. Análise dinámica mediante o MEF.

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral A1 A2 A3 A4 A5 A6 A11 A17 A18 A19 A20 A52 B1 B2 B7 B16 C5 C13 24 48 72
Solución de problemas A1 A2 A7 A8 A9 A11 A12 A17 A18 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B16 B18 C1 C2 C3 C9 C13 C15 C21 25 37.5 62.5
Proba obxectiva A1 A2 A7 A8 A9 A11 A12 A17 A18 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B16 B18 C1 C2 C3 C9 C13 C15 C21 2.5 0 2.5
Traballos tutelados A1 A2 A7 A8 A9 A11 A12 A17 A18 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B16 B18 C1 C2 C3 C9 C13 C15 C21 3 9 12
 
Atención personalizada 1 0 1
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Sesión maxistral Exposición de contidos conceptuais dos diversos temas.
Solución de problemas Resolución das prácticas análiticas e numéricas dos diferentes temas expostas polos profesores.
Proba obxectiva Exame escrito e mediante computador dos contidos da materia.
Traballos tutelados Os alumnos poden realizar de forma voluntaria as prácticas analíticas e de computador expostas polos profesores durante o curso.

Atención personalizada
Metodoloxías
Proba obxectiva
Sesión maxistral
Traballos tutelados
Solución de problemas
Descrición
Os alumnos deberán resolver as dúbidas que se lles expoñan antes ou despois de que as prácticas de cada tema fosen resoltas na aula polos profesores da materia.
Da mesma forma, os alumnos poden resolver as dúbidas asociadas ás sesións maxistrais ou aos traballos tutelados con calquera dos profesores da materia.
Os alumnos poden acudir a tutoría individualmente ou en grupo.

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
Proba obxectiva A1 A2 A7 A8 A9 A11 A12 A17 A18 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B16 B18 C1 C2 C3 C9 C13 C15 C21 Examen que consta de duas partes: Unha parte onde se avalían cuestións teóricas e exercicios prácticos sobre o método dos elementos finitos e outra parte onde se avalía o coñecemento do programa Abaqus mediante un exercicio práctico no Laboratorio de Cálculo de Estructuras. 100
Traballos tutelados A1 A2 A7 A8 A9 A11 A12 A17 A18 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B16 B18 C1 C2 C3 C9 C13 C15 C21 Os traballos voluntarios feitos polos estudantes entregaranse estrictamente nos plazos habilitados polos profesores durante o cadrimestre de impartición da asignatura. 20
 
Observacións avaliación

A nota final obtense sumando a nota obtida no exame, e a nota obtida nos traballos voluntarios.

Para aprobar a materia é necesario obter un mínimo de 4 sobre 10 na parte teórica do exame, e un mínimo de 4 sobre 10 na parte práctica do exame de uso do programa Abaqus. Non se gardan as notas de partes illadas do exame entre oportunidades de avaliación.

A nota final calcúlase sumando á nota do exame a nota das prácticas voluntarias cun valor máximo destas de 2 sobre 10.

Para aprobar a materia é preciso obter unha nota final igual ou superior a 5 e cumprir a condición de nota mínima establecida para as dúas partes do exame.

Se non se supera unha das partes do exame:

- Non se terá en conta na nota final a calificación do traballo de curso

- A nota que figurará nas actas será a media aritmética das dúas partes do exame, cun máximo de 4,9

Os estudantes que concurran á "convocatoria adiantada" poderán
solicitar e realizar o traballo voluntario de curso co fin de que sexa considerado na calificación final. O traballo deberá solicitarse como mínimo cun mes de antelación respecto á data oficial do exame e a entrega será antes da realización do mesmo.  

Fontes de información
Bibliografía básica E. Oñate (1992). Cálculo de estructuras por el método de elementos finitos. CIMNE
Cook R., Malkus D., Plesha. M. (1989). Concepts and applications of finite element analysis. John Wiley
K.J. Bathe (1996). Finite Element Procedures. Prentice-Hall
Hinton, E., Owen, D.R.J (1980). Introduction to finite element computations. Pineridge Press
Chandrupatla T.R., Belegundu A. (1997). Introduction to finite elements in engineering. Prentice Hall
Anderson W.J. (1994). Linear static finite element analysis. Online training.. Automated Analysis Corporation
Zienkiewicz, O.C., Taylor, R.L (2000). The finite element method (fifth ed.). Vol 1: The Basis, Vol2: Solid mechanics. Thomas Telford
T.J. Hughes (1987). The Finite Element Method. Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis. Prentice-Hall
Bibliografía complementaria
  • Mechanics of materials, Hibbeler, R. C., 6ª ed., Pearson/Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J., 2005.
  • Análisis Estructural, Hibbeler, R. C., 3ª ed., Prentice Hall Hispanoamericana S.A., Naucalpan de Juárez, Méjico, 1997.
  • Fundamentos de Análisis Estructural, Leet, R. C. and C.M. Uang, 2ª ed., McGraw-Hill Interamericana S.A., México D.F., Méjico, 2006.
  • Structures, Schodek, D. L., 5ª ed., Pearson/Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J., 2004.
  • Resistencia de materiales, Gere, J. M. y Timoshenko, S., 5ª ed., Thomson-Paraninfo, Madrid, 2002.
  • Mecánica de sólidos, Popov, E. P.2, 5ª ed., Pearson Educación, México, 2000.
  • Elasticidad, Ortiz Berrocal, L., 3ª ed., McGraw-Hill, Madrid, 1998.
  • Razón y ser de los tipos estructurales, Torroja Miret, E., 9ª ed., CSIC, Madrid, 1998.
  • Estructuras o por qué las cosas no se caen, Gordon, J. E., Celeste Ediciones, Madrid, 1999.
    		•

    Recomendacións
    Materias que se recomenda ter cursado previamente

    Materias que se recomenda cursar simultaneamente

    Materias que continúan o temario
    Pontes II/632514023
    Cálculo sísmico e aeroelástico de estruturas/632514026
    Análise avanzado de estruturas/632514028
    Deseño óptimo de estruturas/632514025
    Cálculo dinámico de estruturas/632514024

    Observacións

    Requírese coñecemento dos aspectos básicos do cálculo de estruturas. É aconsellable o coñecemento de programas de cálculo de estruturas.



    (*)A Guía docente é o documento onde se visualiza a proposta académica da UDC. Este documento é público e non se pode modificar, salvo casos excepcionais baixo a revisión do órgano competente dacordo coa normativa vixente que establece o proceso de elaboración de guías