Datos Identificativos 2021/22
Asignatura (*) Deseño óptimo de estruturas Código 632514025
Titulación
Mestrado Universitario en Enxeñería de Camiños, Canais e Portos
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Mestrado Oficial 2º cuadrimestre
Primeiro Optativa 4.5
Idioma
Castelán
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Construcións e Estruturas Arquitectónicas, Civís e Aeronáuticas
Coordinación
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
Descrición xeral 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 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.
- 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 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
B11 Comunicarse de xeito efectivo nun ambiente de traballo
B12 Expresarse correctamente, tanto de forma oral coma escrita, nas linguas oficiais da comunidade autónoma
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
C8 Facilidade para a integración en equipos multidisciplinares
C9 Capacidade para organizar e planificar
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 aprendizaxe
Resultados de aprendizaxe Competencias do título
Capacidade para definir a formulación do problema do 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 e implementación en códigos informáticos. 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

Contidos
Temas Subtemas
Formulación do deseño óptimo O deseño na enxeñaría.
Métodos convencionais.
Conceptos asociados ao deseño: Factores fixos e variables. Condicións. Calidade do deseño.
Formulación do deseño óptimo: Variables de deseño. Restricións. Funcións obxectivo.
Evolución histórica do deseño óptimo.
Aplicación das condicións de Kuhn-Tucker.
Optimización de elementos simples.
Métodos de programación lineal Método simplex: Formulación primal. Formulación dual. Aplicación á optimización de estruturas de nós ríxidos en réxime plástico. Optimización de vigas de formigón pretensado.
Optimización incondicionada Extremos de funcións dunha variable.
Mínimos de funcións de n variables.
Métodos de orde cero: Direccións conxugadas.
Métodos de gradiente.
Métodos de Newton.
Optimización condicionada Métodos de función penalti.
Método das direccións eficientes.
Métodos baseados en aproximacións: Secuencias de problemas lineais; secuencias de problemas cuadráticos.
Análise da sensibilidade Concepto da análise da sensibilidade: Orde e tipos.
Métodos directos.
Métodos baseados na variable adxunta.
Análise de sensibilidade de tensións.
Análise de sensibilidade de movementos.
Aplicación a estruturas de nós articulados.
Aplicación a estruturas de nós ríxidos.
Códigos de optimización e aplicaciós estruturais
Aplicacións estruturais do deseño óptimo de estruturas. Descrición do código de optimización MSC/Nastran.

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
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 maxistral 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
Traballos 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
Proba obxectiva 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
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Prácticas a través de TIC Os estudantes resolven problemas de optimización estrutural no Laboratorio de Cálculo de Estruturas con axuda de códigos informáticos.
Sesión maxistral O profesor desenvolve os conceptos teóricos de cada un dos temas da materia mediante leccións maxistrais apoiadas por documentación complementaria
Traballos tutelados Os estudantes entregan un traballo, proposto polo profesor, no que aplican e demostran os coñecementos sobre códigos informáticos de optimización estrutural.
Proba obxectiva Exame escrito no que os estudantes deben demostrar que adquiriron correctamente os coñecementos da materia. O exame consiste en cuestións teóricas e prácticas sobre o temario da materia.
Solución de problemas Impártense sesións nas que se propoñen problemas prácticos que desenvolven os conceptos teóricos de cada tema e que son resoltos polo profesor. Os estudantes deben entregar as solucións dos exercicios adicionais propostos polo profesor.

Atención personalizada
Metodoloxías
Prácticas a través de TIC
Descrición
Os estudantes reciben atención personalizada para resolver as cuestións expostas na realización das prácticas no Laboratorio de Cálculo de Estruturas.

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
Traballos 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 Os estudantes entregan un traballo de curso, proposto polo profesor, no que aplican e demostran os coñecementos sobre códigos informáticos de optimización estrutural. A entrega deste traballo é indispensable para superar a materia, tanto mediante avaliación continua como mediante proba obxectiva. 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 Os estudantes deben entregar as solucións dos exercicios propostos polos profesores para superar a avaliación continua. 50
Proba obxectiva 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 Exame escrito no que os estudantes deben demostrar que adquiriron correctamente os coñecementos da materia. O exame consiste en cuestións teóricas e prácticas sobre o temario da materia. Os estudantes que superen a avaliación continua non deben realizalo. 100
 
Observacións avaliación

A materia pode ser superada de dous modos: mediante avaliación continua ou mediante proba obxectiva.

Avaliación continua

Os estudantes que opten pola avaliación continua deben asistir regularmente a clase e entregar a solución dos problemas prácticos e o traballo de curso nos prazos fixados polos profesores. A cualificación final será a media ponderada ao 50% coa cualificación dos exercicios propostos e coa cualificación do traballo de curso.

Proba obxectiva

Os estudantes que non superen a avaliación continua, deberán realizar unha proba obxectiva e ademais entregar o traballo de curso antes da data oficial establecida para a realización da proba obxectiva. A cualificación final será a media ponderada ao 80% coa cualificación da proba obxectiva e ao 20% coa cualificación do traballo de curso.


Fontes de información
Bibliografía 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

Bibliografía complementaria


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente

Materias que se recomenda cursar simultaneamente

Materias que continúan o temario

Observacións


(*)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