Datos Identificativos 2015/16
Asignatura (*) Diseño óptimo de estructuras Código 632514025
Titulación
Mestrado Universitario en Enxeñería de Camiños, Canais e Portos
Descriptores Ciclo Periodo Curso Tipo Créditos
Máster Oficial 2º cuatrimestre
Primero Optativa 4.5
Idioma
Castellano
Modalidad docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Tecnoloxía da Construción
Coordinador/a
Diaz Garcia, Jacobo Manuel
Correo electrónico
jacobo.diaz@udc.es
Profesorado
Baldomir García, Aitor
Diaz Garcia, Jacobo Manuel
Correo electrónico
aitor.baldomir@udc.es
jacobo.diaz@udc.es
Web http://moodle.udc.es
Descripción general A materia introduce ao estudante no campo da optimización estrutural. Os obxectivos xerais son: definir a formulación do problema do deseño óptimo de estruturas; ensinar os métodos de optimización lineal e non lineal máis habituais; describir o concepto de análise da sensibilidade e os métodos para obtelos; mostrar aplicacións de deseño óptimo en diversas tipoloxías estruturais e informar as prestacións dos programas de computador de deseño óptimo existentes actualmente.

Competencias del título
Código Competencias del título
A1 Capacitación científico-técnica y metodológica para la asesoría, el análisis, el diseño, el cálculo, el proyecto, la planificación, la dirección, la gestión, la construcción, el mantenimiento, la conservación y la explotación en los campos relacionados con la Ingeniería Civil: edificación, energía, estructuras, geotecnia, hidráulica, hidrología, ingeniería cartográfica, ingeniería marítima y costera, ingeniería sanitaria, materiales de construcción, medio ambiente, ordenación del territorio, transportes y urbanismo, entre otros
A7 Capacidad para plantear y resolver los problemas matemáticos que puedan plantearse en el ejercicio de la profesión. En particular, conocer, entender y utilizar la notación matemática, así como los conceptos y técnicas del álgebra y del cálculo infinitesimal, los métodos analíticos que permiten la resolución de ecuaciones diferenciales ordinarias y en derivadas parciales, la geometría diferencial clásica y la teoría de campos, para su aplicación en la resolución de problemas de Ingeniería Civil
A8 Utilización de los ordenadores para la resolución de problemas complejos de ingeniería. Utilización de métodos y modelos sofisticados de cálculo por ordenador así como utilización de técnicas de sistemas expertos y de inteligencia artificial en el contexto de sus aplicaciones en la resolución de problemas del ámbito estricto de la Ingeniería Civil
A9 Capacidad para resolver numéricamente los problemas matemáticos más frecuentes en la ingeniería, desde el planteamiento del problema hasta el desarrollo de la formulación y su implementación en un programa de ordenador. En particular, capacidad para formular, programar y aplicar modelos numéricos avanzados de cálculo, así como capacidad para la interpretación de los resultados obtenidos en el contexto de la ingeniería civil, la mecánica computacional y/o la ingeniería matemática, entre otros
A19 Capacidad para definir el planteamiento del problema de diseño óptimo de estructuras, mediante la aplicación de los métodos de optimización lineal y no lineal más habituales en diversas tipologías estructurales, incluyendo conceptos de análisis de sensibilidad.
B1 Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
B2 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
B3 Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
B5 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
B6 Resolver problemas de forma efectiva
B7 Aplicar un pensamiento crítico, lógico y creativo
B8 Trabajar de forma autónoma con iniciativa
B9 Trabajar de forma colaborativa
B11 Comunicarse de manera efectiva en un entorno de trabajo
B12 Reciclaje continuo de conocimientos en una perspectiva generalista en el ámbito global de actuación de la Ingeniería Civil
B13 Aprovechamiento e incorporación de las nuevas tecnologías
B18 Facilidad para la integración en equipos multidisciplinares
B19 Comprender la importancia de la innovación en la profesión
C1 Expresarse correctamente, tanto de forma oral como escrita, en las lenguas oficiales de la comunidad autónoma.
C2 Dominar la expresión y la comprensión de forma oral y escrita de un idioma extranjero.
C3 Utilizar las herramientas básicas de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) necesarias para el ejercicio de su profesión y para el aprendizaje a lo largo de su vida.
C6 Valorar críticamente el conocimiento, la tecnología y la información disponible para resolver los problemas con los que deben enfrentarse.
C8 Valorar la importancia que tiene la investigación, la innovación y el desarrollo tecnológico en el avance socioeconómico y cultural de la sociedad
C9 Capacidade para organizar e planificar
C11 Habilidade para a xestión de información
C12 Capacidade de análise, síntese e estruturación da información e das ideas
C13 Claridade na formulación de hipóteses
C14 Capacidade de abstracción
C15 Capacidade de traballo persoal, organizado e planificado
C16 Capacidade de autoaprendizaxe mediante a inquietude por buscar e adquirir novos coñecementos, potenciando o uso das novas tecnoloxías da información
C17 Capacidade para enfrontarse a novas situacións
C18 Habilidades comunicativas e claridade na exposición oral e escrita
C21 Capacidade de realizar probas, ensaios e experimentos, analizando, sintetizando e interpretando os resultados

Resultados de aprendizaje
Resultados de aprendizaje Competencias del título
Capacidad para definir el planteamiento del problema de diseño óptimo de estructuras, mediante la aplicación de los métodos de optimización lineal y no lineal más habituales en diversas tipologías estructurales, incluyendo conceptos de análisis de sensibilidad. AM1
AM7
AM8
AM9
AM19
BM1
BM2
BM3
BM5
BM6
BM7
BM8
BM9
BM11
BM12
BM13
BM18
BM19
CM1
CM2
CM3
CM6
CM8
CM9
CM11
CM12
CM13
CM14
CM15
CM16
CM17
CM18
CM21

Contenidos
Tema Subtema
Planteamiento del diseño óptimo El diseño en la ingeniería.
Métodos convencionales.
Conceptos asociados al diseño: Factores fijos y variables. Condiciones. Calidad del diseño.
Formulación del diseño óptimo: Variables de diseño. Restricciones. Funciones objetivo.
Evolución histórica del diseño óptimo.
Optimización por asignación de criterios.
Asignación de criterios por condiciones activas.
Aplicación de las condiciones de Kuhn-Tucker.
Optimización de elementos simples.
Optimización de medios continuos.
Métodos de programación lineal Método simplex: Formulación primal. Formulación dual.
Aplicación a la optimización de estructuras de nudos rígidos en régimen plástico.
Optimización de vigas de hormigón pretensado.
Optimización incondicionada
Extremos de funciones de una variable.
Mínimos de funciones de n variables.
Métodos de orden cero: Direcciones conjugadas.
Métodos de gradiente.
Métodos de Newton.
Optimización condicionada
Métodos de función penalty.
Método de las direcciones eficientes.
Métodos basados en aproximaciones: Secuencias de problemas lineales; secuencias de problemas cuadráticos.
Análisis de sensibilidad
Concepto del análisis de sensibilidad: Orden y tipos.
Métodos directos.
Métodos basados en la variable adjunta.
Análisis de sensibilidad de tensiones.
Análisis de sensibilidad de movimientos.
Aplicación a estructuras de nudos articulados.
Aplicación a estructuras de nudos rígidos.
Códigos de optimización y aplicaciones estructurales
Aplicaciones estructurales del diseño óptimo de estructuras. Descripción del código de optimización MSC/Nastran.

Planificación
Metodologías / pruebas Competéncias Horas presenciales Horas no presenciales / trabajo autónomo Horas totales
Prácticas a través de TIC A1 A7 A8 A9 A19 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B18 C1 C2 C3 C6 C8 C9 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C21 10 7.5 17.5
Sesión magistral A1 A7 A8 A9 A19 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B18 C1 C2 C3 C6 C8 C9 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C21 15 30 45
Trabajos tutelados A1 A7 A8 A9 A19 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B18 C1 C2 C3 C6 C8 C9 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C21 0 15 15
Prueba objetiva A1 A7 A8 A9 A19 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B18 C1 C2 C3 C6 C8 C9 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C21 2 0 2
Solución de problemas A1 A7 A8 A9 A19 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B18 C1 C2 C3 C6 C8 C9 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C21 15 15 30
 
Atención personalizada 3 0 3
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Prácticas a través de TIC Los estudiantes resuelven problemas de optimización estructural en el Laboratorio de Cálculo de Estructuras con ayuda de códigos informáticos.
Sesión magistral El profesor desarrolla los conceptos teóricos de cada uno de los temas de la asignatura mediante lecciones magistrales apoyadas por documentación complementaria
Trabajos tutelados Los estudiantes entregan un trabajo, propuesto por el profesor, en el que aplican y demuestran los conocimientos sobre códigos informáticos de optimización estructural.
Prueba objetiva Examen escrito en el que los estudiantes deben demostrar que han adquirido correctamente los conocimientos de la asignatura. El examen consiste en cuestiones teóricas y prácticas sobre el temario de la asignatura.
Solución de problemas Se imparten sesiones en las que se proponen problemas prácticos que desarrollan los conceptos teóricos de cada tema y que son resueltos por el profesor. Los estudiantes deben entregar las soluciones de los ejercicios adicionales propuestos por el profesor.

Atención personalizada
Metodologías
Prácticas a través de TIC
Descripción
Students receive individual attention to solve the issues raised during the practical sessions in the Laboratory of Structural Analysis.

Evaluación
Metodologías Competéncias Descripción Calificación
Trabajos tutelados A1 A7 A8 A9 A19 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B18 C1 C2 C3 C6 C8 C9 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C21 Los estudiantes entregan un trabajo de curso, propuesto por el profesor, en el que aplican y demuestran los conocimientos sobre códigos informáticos de optimización estructural. La entrega de este trabajo es indispensable para superar la asignatura, tanto mediante evaluación continua como mediante prueba objetiva. 50
Solución de problemas A1 A7 A8 A9 A19 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B18 C1 C2 C3 C6 C8 C9 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C21 Los estudiantes deben entregar las soluciones de los ejercicios propuestos por los profesores para superar la evaluación continua. 50
Prueba objetiva A1 A7 A8 A9 A19 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B19 B13 B18 C1 C2 C3 C6 C8 C9 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C21 Examen escrito en el que los estudiantes deben demostrar que han adquirido correctamente los conocimientos de la asignatura. El examen consiste en cuestiones teóricas y prácticas sobre el temario de la asignatura. Los estudiantes que superen la evaluación continua no deben realizarlo. 100
 
Observaciones evaluación

La asignatura puede ser superada de dos modos: mediante evaluación continua o mediante prueba objetiva.

Evaluación continua

Los estudiantes que opten por la evaluación continua deben asistir regularmente a clase y entregar la solución de los problemas prácticos y el trabajo de curso en los plazos fijados por los profesores. La calificación final será la media ponderada al 50% con la calificación de los ejercicios propuestos y con la calificación del trabajo de curso.

Prueba objetiva

Los estudiantes que no superen la evaluación continua, deberán realizar una prueba objetiva y además entregar el trabajo de curso antes de la fecha oficial establecida para la realización de la prueba objetiva. La calificación final será la media ponderada al 80% con la calificación de la prueba objetiva y al 20% con la calificación del trabajo de curso.


Fuentes de información
Básica Hernández Ibáñez, S. y Fontán Pérez, A. (2002). Aplicaciones industriales del diseño óptimo. ETSICCP. Universidade da Coruña
Haftka, R. T. y Gürdal, Z. (1991). Elements of structural optimization. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers
Arora, J. S. (2011). Introduction to optimum design. Oxford: Academic Press
Hernández Ibáñez, S. (1990). Métodos de diseño óptimo de estructuras. Madrid: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos
Vanderplaats, G. N. (1984). Numerical optimization techniques for engineering design: with applications. New York: McGraw-Hill
Belegundu, A. y Chandrupatla, T. R. (2011). Optimization concepts and applications in engineering. New York: Cambridge Unviersity Press

Complementária


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