Estatica - Pontificia Universidad Católica del Ecuador

Pontificia Universidad Católica del Ecuador
1.
DATOS INFORMATIVOS
FACULTAD:
CARRERA:
Asignatura/Módulo:
Plan de estudios:
Prerrequisitos
Correquisitos:
Período académico:
INGENIERIA
INGENIERIA CIVIL
ESTATICA
Código:
Nivel:
Tercero
Segundo Semestre 2012-2013
DOCENTE.
Nombre:
HERNAN PATRICIO TORRES MORA
N° Créditos: 6
Grado académico o título profesional:
INGENIERO CIVIL
MASTER OF SCIENCE EN ING. CIVIL
Breve reseña de la actividad académica y/o profesional:
INGENIERIA ESTRUCTURAL
Indicación de horario de atención al estudiante:
Teléfono: Ext. 1212, Celular 0999705593
2.
DESCRIPCIÓN DEL CURSO
(Señalar naturaleza, propósito y grandes temas)
Es un curso que busca desarrollar en el estudiante la capacidad de analizar cualquier
problema de estática – fuerzas aplicadas sobre un cuerpo – con énfasis en temas de
Ingeniería Civil, aplicando para su solución los principios básicos del equilibrio estático.
Incluye los siguientes temas:
Principios generales. Estática de partículas. Sistema de fuerzas equivalentes. Fuerzas
distribuidas, centros de gravedad y centroides. Equilibrio de cuerpos rígidos. Análisis
de estructuras: Armaduras: fuerzas internas axiales. Vigas: cargas, fuerza cortante y
momento flector, relaciones y diagramas.
3.
OBJETIVO GENERAL
Capacitar al estudiante para el análisis de cualquier problema de equilibrio estático de
fuerzas (en el plano y en el espacio), actuando sobre partículas y cuerpos rígidos,
empleando los métodos vectorial y geométrico – escalar, aplicando procesos
deductivos e inductivos en forma lógica y sencilla. Se incluye la aplicación al análisis
de estructuras (armaduras y vigas) isostáticas determinando en el diagrama de cuerpo
libre, el equilibrio entre las cargas aplicadas y las reacciones en los apoyos, así como
las fuerzas internas (axial, cortante y flexión) en cada elemento.
Pontificia Universidad Católica del Ecuador
4.
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Nivel de desarrollo de
Al finalizar el curso, el estudiante estará en los
resultados
de
capacidad de
aprendizaje
Inicial / Medio / Alto
1. Reducir un sistema de fuerzas puntuales y
distribuidas a una sola fuerza resultante con
ubicación específica.
2. Resolver problemas de equilibrio de cuerpos
rígidos aplicando las ecuaciones de equilibrio
estático.
3. Determinar la ubicación del centroide de una
sección y del centro de gravedad de un cuerpo.
4. Determinar las fuerzas internas axiales en los
elementos de una armadura por los métodos de
los nudos y de las secciones.
5. Determinar las fuerzas internas de corte y
momento en vigas por el método de las
secciones y formular sus ecuaciones que puedan
graficarse, aplicando las relaciones entre carga,
corte y momento.
Medio
Medio
Alto
Alto
Alto
Pontificia Universidad Católica del Ecuador
CAPITULO 1: PRINCIPOS GENERALES.
1.1. La Estática como parte de la
Mecánica. Leyes de Newton.
1.2. Condiciones de equilibrio de los
cuerpos. Ecuaciones vectoriales y
escalares.
1.3. Sistemas de fuerzas. Fuerza
resultante. Momento resultante.
1.4. Procedimiento general para el análisis
de problemas de equilibrio.
1-2
CAPÍTULO 2: ESTÁTICA DE
PARTÍCULAS.
2.1. Condiciones para el equilibrio de una
partícula.
2.2. Partículas sometidas a un sistema de
fuerzas coplanares.
2.3. Partículas sometidas a un sistema de
fuerzas en el espacio.
2.4. Problemas de equilibrio de partículas.
2-3
TRABAJO AUTÓNOMO DEL
ESTUDIANTE
8
Actividades
Programa de la materia y
cronograma de actividades
N° de
horas
Tutoría
CLASES
8
Consulta bibliográfica y
definiciones sobre
Equilibro de Partículas
10
Solución de ejercicios
sobre Equilibrio de
Partículas en el plano y en
el espacio
10
ESTRATEGIAS
DE
ENSEÑANZA –
APRENDIZAJE
 Clase
magistral
dialogada
 Lluvia de ideas
 Trabajo grupal
 Estudio
individual
 Visitas de
observación
 Búsqueda y
análisis de
información
 Talleres de
solución de
problemas.
EVIDENCIAS
RESULTADOS DE
APRENDIZAJE
Descripción
Valora
ción
N° HORAS
Teóricas
Prácti
-cas
CONTENIDOS
(UNIDADES Y TEMAS)
SEMANA
5. RELACIÓN CONTENIDOS, ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE
1. Reducir un sistema de
fuerzas puntuales y
distribuidas a una sola fuerza
resultante con ubicación
específica.
2. Resolver problemas de
equilibrio de cuerpos rígidos
aplicando las ecuaciones de
equilibrio estático.
3. Determinar la ubicación
del centroide de una
sección y del centro de
gravedad de un cuerpo.
4. Determinar las fuerzas
internas axiales en los
elementos de una armadura
por los métodos de los nudos
y de las secciones.
5. Determinar las fuerzas
internas de corte y momento
en vigas por el método de las Prueba No.1
secciones y formular sus
ecuaciones que puedan
graficarse, aplicando las
relaciones entre carga, corte
y momento.
7.5
CAPÍTULO 3: SISTEMAS DE FUERZAS
EQUIVALENTES.
3.1. Cuerpo rígido. Efectos de una fuerza
sobre un cuerpo rígido. Condiciones de
equivalencia de los sistemas de fuerzas y
momentos.
3.2. Momento de una fuerza con respecto a
un punto y con respecto a un eje. Teorema
de Varignon.
3.3. Momento de un par.
Pares
equivalentes.
3.4. Descomposición de una fuerza en una
fuerza y de un sistema de fuerzas en una
fuerza y un par.
3.5. Reducción de un sistema fuerza-par a
una fuerza única.
CAPÍTULO 4: FUERZAS DISTRIBUIDAS.
CENTROS
DE
GRAVEDAD
Y
CENTROIDES.
4.1. Peso y centro de gravedad de un sólido
bidimensional (placa delgada).
4.2. Centroides de áreas y líneas. Primeros
momentos de áreas y líneas.
4.3. Centros de gravedad y centroides de
placas y alambres compuestos.
4.4. Carga repartida sobre vigas y placas.
4.5. Superficies sumergidas.
4-6
TRABAJO AUTÓNOMO DEL
ESTUDIANTE
14
Actividades
Consulta bibliográfica y
definiciones sobre cuerpos
rígidos, Fuerzas
equivalentes y efectos.
N° de
horas
Tutoría
CLASES
14
Solución de ejercicios
sobre sistemas
equivalentes de fuerzas y
efectos traslacional y
rotacional sobre un cuerpo
rígido.
Consulta bibliográfica y
definiciones sobre:
Fuerzas distribuidas,
resultante posición,
centroide, centro de
gravedad y primer
momento de área.
6-8
14
14
Solución de ejercicios
sobre fuerzas distribuidas,
resultante posición,
centroide, centro de
gravedad y primer
momento de área.
ESTRATEGIAS
DE
ENSEÑANZA –
APRENDIZAJE
 Clase
magistral
dialogada
 Lluvia de ideas
 Trabajo grupal
 Estudio
individual
 Visitas de
observación
 Búsqueda y
análisis de
información
 Talleres de
solución de
problemas.
EVIDENCIAS
RESULTADOS DE
APRENDIZAJE
Descripción
Valora
ción
N° HORAS
Teóricas
Prácti
-cas
CONTENIDOS
(UNIDADES Y TEMAS)
SEMANA
Pontificia Universidad Católica del Ecuador
1. Reducir un sistema de
fuerzas puntuales y
distribuidas a una sola
fuerza resultante con
ubicación específica.
2. Resolver problemas de
equilibrio de cuerpos
rígidos aplicando las
ecuaciones de equilibrio
estático.
3. Determinar la
ubicación del centroide
de una sección y del
centro de gravedad de
un cuerpo.
4. Determinar las fuerzas
internas axiales en los
elementos de una
armadura por los métodos
de los nudos y de las
secciones.
5. Determinar las fuerzas
internas de corte y
momento en vigas por el
método de las secciones y
formular sus ecuaciones
que puedan graficarse,
aplicando las relaciones
entre carga, corte y
momento.
Prueba No. 2
7.5
Prueba No. 3
7.5
CAPÍTULO 5: EQUILIBRIO DE CUERPOS
RÍGIDOS.
5.1. Condiciones para el equilibrio de un
cuerpo rígido: Diagrama de cuerpo libre.
5.2. Equilibrio en dos dimensiones. Tipos
de apoyo y conexiones. Reacciones de los
apoyos.
5.3. Problemas de equilibrio de cuerpos
rígidos en dos dimensiones.
5.4. Equilibrio de sólidos sometidos a la
acción de dos y tres fuerzas.
5.5. Equilibrio en tres dimensiones. Tipos de
apoyo y conexiones. Reacciones en los
apoyos.
5.6. Problemas de equilibrio de cuerpos
rígidos en el espacio.
9-11
CAPÍTULO
6:
ANÁLISIS
DE
ESTRUCTURAS:
ARMADURAS: 11-13
FUERZAS AXIALES.
6.1. Estructuras y Tipos: Generalidades.
6.2. Armaduras simples en el plano.
Características. Método de los nudos.
Aplicaciones.
6.3. Simplificaciones de cálculo: Simetría y 14-15
nudos con condiciones especiales de carga.
6.4. Barras de fuerza cero. Armaduras
simples en el plano.
Método de las
secciones.
TRABAJO AUTÓNOMO DEL
ESTUDIANTE
14
Actividades
Consulta bibliográfica y
definiciones sobre
equilibrio de un cuerpo
rígido en dos y tres
dimensiones, Reacciones apoyos.
N° de
horas
Tutoría
CLASES
14
Solución de ejercicios
sobre equilibrio de un
cuerpo rígido en dos y tres
dimensiones, Reacciones apoyos.
16
8
Consulta bibliográfica y
definiciones sobre: Tipos
de estructuras, tipos,
fuerzas internas. Métodos
de análisis (ruidos y
acciones),
simplificaciones, nudos
con condiciones especial
de carga.
Solución de ejercicios
sobre Tipos de
estructuras, tipos, fuerzas
internas. Métodos de
análisis (ruidos y acciones)
simplificaciones, nudos
con condiciones especial
de carga.
12
8
ESTRATEGIAS
DE
ENSEÑANZA –
APRENDIZAJE
 Clase
magistral
dialogada
 Lluvia de ideas
 Trabajo grupal
 Estudio
individual
 Visitas de
observación
 Búsqueda y
análisis de
información
 Talleres de
solución de
problemas.
EVIDENCIAS
RESULTADOS DE
APRENDIZAJE
Descripción
Valora
ción
N° HORAS
Teóricas
Prácti
-cas
CONTENIDOS
(UNIDADES Y TEMAS)
SEMANA
Pontificia Universidad Católica del Ecuador
1. Reducir un sistema de
fuerzas puntuales y
distribuidas a una sola
fuerza resultante con
ubicación específica.
2. Resolver problemas de
equilibrio de cuerpos
rígidos aplicando las
ecuaciones de equilibrio
estático.
3. Determinar la
ubicación del centroide
de una sección y del
centro de gravedad de
un cuerpo.
4. Determinar las fuerzas
internas axiales en los
elementos de una
armadura por los métodos
de los nudos y de las
secciones.
5. Determinar las fuerzas
internas de corte y
momento en vigas por el
método de las secciones y
formular sus ecuaciones
que puedan graficarse,
aplicando las relaciones
entre carga, corte y
momento.
Prueba No. 4
7.5
Prueba No. 5
10.0
TRABAJO AUTÓNOMO DEL
ESTUDIANTE
10
12
Actividades
Consulta bibliográfica y
definiciones sobre: Vigas,
tipos, fuerzas internas
normal, cortante y
momento flector, Tipos de
cargas y apoyos .
Diagrama de Corte y
Momento. Relaciones.
Solución de ejercicios
sobre Vigas, tipos, fuerzas
internas normal, cortante y
momento flector, Tipos de
cargas y apoyos .
Diagrama de Corte y
Momento. Relaciones.
N° de
horas
Tutoría
CLASES
10
12
ESTRATEGIAS
DE
ENSEÑANZA –
APRENDIZAJE
 Clase
magistral
dialogada
 Lluvia de ideas
 Trabajo grupal
 Estudio
individual
 Visitas de
observación
 Búsqueda y
análisis de
información
 Talleres de
solución de
problemas.
EVIDENCIAS
RESULTADOS DE
APRENDIZAJE
Descripción
Valora
ción
CAPÍTULO
7:
ANALISIS
DE
ESTRUCTURAS:
VIGAS:
FUERZA
CORTANTE Y MOMENTO FLECTOR.
7.1. Fuerzas internas en elementos 15-16
estructurales.
7.2. Diversos tipos de apoyos y cargas en
las vigas.
7.3. Determinación de Fuerza cortante y 17-18
Momentos flector en una viga. Métodos de
cálculo. Relaciones entre Carga, Corte y
Momento.
7.4. Diagramas de esfuerzos cortantes y de
Momentos flectores.
N° HORAS
Teóricas
Prácti
-cas
CONTENIDOS
(UNIDADES Y TEMAS)
SEMANA
Pontificia Universidad Católica del Ecuador
Prueba No. 6
10.0
1. Reducir un sistema de
fuerzas puntuales y
distribuidas a una sola
fuerza resultante con
ubicación específica.
2. Resolver problemas de
equilibrio de cuerpos rígidos
aplicando las ecuaciones de
equilibrio estático.
3. Determinar la ubicación
del centroide de una
sección y del centro de
gravedad de un cuerpo.
4. Determinar las fuerzas
internas axiales en los
elementos de una armadura
por los métodos de los
nudos y de las secciones.
5. Determinar las fuerzas
internas de corte y momento
en vigas por el método de
las secciones y formular sus
ecuaciones que puedan
graficarse, aplicando las
relaciones entre carga, corte
y momento.
Pontificia Universidad Católica del Ecuador
6. METODOLOGÍA Y RECURSOS
(Debe enunciarse de manera general: se refiere a las estrategias de enseñanza aprendizaje y a los recursos didácticos que se utilizarán para alcanzar los objetivos
planteados).
a.
METODOLOGÍA
El énfasis del curso está en el correcto aprendizaje razonado de los
principios de la estática y su aplicación para resolver problemas de
Ingeniería Civil. Se inicia considerando aplicaciones prácticas simples
para luego desarrollar los conceptos más avanzados. Los conceptos
nuevos y los principios fundamentales se presentan en el contexto de
aplicaciones simples. Se utilizan diagramas de cuerpo libre para
resolver problemas de equilibrio y exponer la equivalencia de sistemas
de fuerzas, procurando relacionar objetivamente los casos reales con la
modelación analítica de los mismos.
b. RECURSOS
Aula, textos, pizarrón, marcadores, modelos prácticos.
7. EVALUACIÓN
TIPO DE EVALUACIÓN
1. PARCIAL
2. PARCIAL
3. PARCIAL
CRONOGRAMA
CALIFICACIÓN
15
15
20
8. BIBLIOGRAFÍA
a. BÁSICA
Bibliografía
(basarse en normas APA)
Beer, F., Johnston R.,
Mazurek D. y
Eisenberg, E. (2010), “Mecánica Vectorial para
Ingenieros. Estática” (9ª. Ed).
México: Mc Graw Hill Interamericana.
Hibbeler. R.C. (2010), “Ingeniería Mecánica,
Estática” (12ª. Ed.)
México: Prentice Hall, Pearson Educación
¿Disponible en
Biblioteca a la
fecha?
Sí
Sí
No. Ejemplares
(si está
disponible)
1 pero hay además
varios ejemplares
útiles de ediciones
anteriores.
1 pero hay además
varios ejemplares
útiles de ediciones
anteriores.
Pontificia Universidad Católica del Ecuador
b. COMPLEMENTARIA
Bibliografía
(basarse en normas APA)
Das, B.M. (1999), “Mecánica para Ingenieros:
Estática”.
México: Limusa Noriega Editores.
Jackson, J.H. (1983), “Estática y Resistencia
de Materiales”.
México: Mc Graw Hill, Schaum.
¿Disponible en
Biblioteca a la
fecha?
Sí
No. Ejemplares
(si está
disponible)
Sí
1
¿Disponible en
Biblioteca a la
fecha?
Sí
No. Ejemplares
(si está
disponible)
1
Sí
1
1
c. RECOMENDADA
Bibliografía
(basarse en normas APA)
Meriam, J.K.y Krake L.J. (2007), “Mecánica
para Ingenieros: Estática”. Barcelona: Reverté
Nelson, E.W., Best, C.l. y McLean, W.G.
(2004), “Mecánica Vectorial: estática y
dinámica”, Madrid: Mc Graw Hill.
d.
BIBLIOTECAS VIRTUALES Y SITIOS WEB RECOMENDADOS
http://sjnavarro.wordpress.com/estatica/
http://es.scribd.com/doc/36780252/Clases-de-Estatica
Revisado:
_______________________
f) Coordinación de Docencia
Fecha: ____________
Aprobado:
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f) Decano
Fecha: ____________
_______________________
Por el Consejo de Facultad
Fecha: ____________