Datos Identificativos 2021/22
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 Construcións e Estruturas Arquitectónicas, Civís e Aeronáuticas
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://campusvirtual.udc.gal/course/view.php?id=8213
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.
Plan de contingencia 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.
- Prácticas a través das TIC: No caso de non poder levarse a cabo presencialmente nas instalacións do centro, utilizarase 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.
- Solución de problemas: 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 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
A2 Capacidad para comprender los múltiples condicionamientos de carácter técnico, legal y de la propiedad que se plantean en el proyecto de una obra pública, y capacidad para establecer diferentes alternativas válidas, elegir la óptima y plasmarla adecuadamente, previendo los problemas de su construcción, y empleando los métodos y tecnologías más adecuadas, tanto tradicionales como innovadores, con la finalidad de conseguir la mayor eficacia dentro del respeto por el medio ambiente y la protección de la seguridad y salud de los trabajadores y usuarios de la obra pública
A3 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria durante el desarrollo de la profesión de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
A4 Conocimiento de la historia de la Ingeniería Civil y capacitación para analizar y valorar las obras públicas en particular y la construcción en general
A5 Conocimiento de la profesión de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y de las actividades que se pueden realizar en el ámbito de la Ingeniería Civil
A6 Aplicación de las capacidades técnicas y gestoras en actividades de I+D+i dentro del ámbito de la 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
A11 Capacidad para documentarse, obtener información y aplicar los conocimientos de materiales de construcción en sistemas estructurales. Conocimientos de la relación entre la estructura de los materiales y las propiedades mecánicas que de ella se derivan, incluyendo la caracterización microestructural. Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar los métodos, procedimientos y equipos que permiten la caracterización mecánica de los materiales, tanto experimentales como analíticos. Conocimiento teórico y práctico avanzados de las propiedades de los materiales de construcción más utilizados en ingeniería civil. Capacidad para la aplicación de nuevos materiales a problemas constructivos.
A17 Capacidad para analizar y comprender como las características de las estructuras influyen en su comportamiento, así como conocer las tipologías más usuales en la Ingeniería Civil. Capacidad para utilizar métodos tradicionales y numéricos de cálculo y diseño de todo tipo de estructuras de diferentes materiales, sometidas a esfuerzos diversos y en situaciones de comportamientos mecánicos variados. Conocimiento de las diferentes tipologías de puentes metálicos, de hormigón y mixtos, su comportamiento estructural, los métodos de cálculo y los procedimientos constructivos empleados.
A18 Conocimiento teórico y práctico para el análisis no lineal y dinámico estructural, con especial hincapié en el análisis sísmico, mediante la aplicación de los métodos y programas de diseño y cálculo dinámico de estructuras por ordenador, a partir del conocimiento y comprensión de las cargas dinámicas más habituales y su aplicación a las tipologías estructurales de la Ingeniería Civil.
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.
A20 Conocimiento de los esquemas estructurales más utilizados en Ingeniería Civil, y capacidad para analizar los antecedentes históricos y su evolución a lo largo del tiempo. Comprensión de las interacciones entre las tipologías estructurales, los materiales de construcción existentes en cada etapa histórica y los medios de cálculo utilizados.
A52 Conocimiento y comprensión de los diferentes estilos artísticos, en relación con el contexto histórico, económico y social de su época desarrollando la capacidad para apreciar e incluir condicionantes estéticos en la obra civil.
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
B4 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
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 Expresarse correctamente, tanto de forma oral como escrita, en las lenguas oficiales de la comunidad autónoma
B16 Valorar críticamente el conocimiento, la tecnología y la información disponible para resolver los problemas con que deben enfrentarse
B18 Valorar la importancia que tiene la investigación, la innovación y el desarrollo tecnológico en el avance socioeconómico y cultural de la sociedad
C1 Reciclaje continuo de conocimientos en una perspectiva generalista en el ámbito global de actuación de la ingeniería civil.
C2 Comprender la importancia de la innovación en la profesión.
C5 Comprensión de la necesidad de actuar de forma enriquecedora sobre el medio ambiente contribuyendo al desarrollo sostenible.
C8 Facilidad para la integración en equipos multidisciplinares.
C9 Capacidad para organizar y planificar.
C12 Capacidad de análisis, síntesis y estructuración de la información y de las ideas
C13 Claridad en la formulación de hipótesis
C14 Capacidad de abstracción
C15 Capacidad de trabajo personal, organizado y planificado
C16 Capacidad de autoaprendizaje mediante la inquietud por buscar y adquirir nuevos conocimientos, potenciando el uso de las nuevas tecnologías de la información
C17 Capacidad para enfrentarse a situaciones nuevas
C18 Habilidades comunicativas y claridad en la exposición oral y escrita
C21 Capacidad de realizar pruebas, ensayos y experimentos, analizando, sintetizando e interpretando los 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 e implementación en programas de ordenador. AM1
AM2
AM3
AM4
AM5
AM6
AM8
AM9
AM11
AM17
AM18
AM19
AM20
AM52
BM1
BM2
BM3
BM4
BM5
BM6
BM7
BM8
BM9
BM11
BM12
BM16
BM18
CM1
CM2
CM5
CM8
CM9
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.
Aplicación de las condiciones de Kuhn-Tucker.
Optimización de elementos simples.
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 A2 A3 A4 A5 A6 A8 A9 A11 A17 A18 A19 A20 A52 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 B16 B18 C1 C2 C5 C8 C9 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
Los estudiantes reciben atención personalizada para resolver las cuestiones expuestas en la realización de las prácticas en el Laboratorio de Cálculo de Estructuras.

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. (2007). Multidiscipline design optimization. Monterey: Vanderplaats Research & Development
Belegundu, A. y Chandrupatla, T. R. (2011). Optimization concepts and applications in engineering. New York: Cambridge Unviersity Press

Complementária


Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente

Asignaturas que continúan el temario

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