Estructuras II

Estructuras II
DEPARTAMENTO:
PROFESOR RESPONSABLE:
OTROS PROFESORES:
E-MAIL DE CONTACTO:
Tecnología de la Construcción
José Ángel Jurado Albarracín-Martinón
Alejandro Mosquera Martínez y Aitor Baldomir García
[email protected]
CURSO:
TIPO DE ASIGNATURA:
CARGA LECTIVA:
Tercero, 2010/2011
Troncal Anual
4 h/semana (12 créditos)
Objetivos:
Completar la formación sobre métodos tradicionales de cálculo en estructuras de barras. Análisis de
estructuras de barras en teoría de segundo orden. Introducción a la flexión de placas y al estudio de láminas
esféricas y de revolución. Métodos matriciales de cálculo de estructuras de barras.
Organización Docente:
Durante 4 horas a la semana se imparten clases de teoría y se resuelven ejercicios planteados en hojas de
prácticas propuestas con antelación. En el Laboratorio de Cálculo de Estructuras los estudiantes resuelven
modelos estructurales mediante los programas instalados en los ordenadores.
Bibliografía Básica, Apuntes y Material Pedagógico:
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HERNÁNDEZ S. (1996) Análisis lineal y no lineal de estructuras de barras. ETSICCP de la Universidade
da Coruña. (lecciones 1,2,3)
ODEN J. T. (1967) Mechanics of Elastic Structures. McGraw-Hill. (lecciones 1,2,3)
TIMOSHENKO S. (1961) Teoría de la estabilidad elástica. EDIAR Soc. Añón. Editores Tucuman. (lección
4)
JURADO J. A. HERNÁNDEZ S. (2002) Análisis estructural de placas y láminas. Edicions Tórculo.
(lecciones 5,6,7,8,9)
JAWAD M. H. (1994) Theory and design of plate and shell structures. Chapman & Hall. (lecciones
5,6,7,8,9)
ZINGONI A. (1997) Shell Structures in Civil and Mechanical Engineering. Thomas Telford.
ALLEN H. G. BALSON P. S. (1980) Backgraund to Buckling. Mc. Graw-Hill. (lecciones 7,9)
MCGUIRE W. GALLAGHER R. H. ZIEMIAN R. D. (2000) Matrix Structural Analysis. John Wiley &
Sons, Inc. (lecciones 10,11,12,13,14)
KASSIMALI A. (1999) Matrix Analysis of Structures. Brooks/Cole Publishing Company. (lecciones
10,11,12,13)
CARNAHAN B. LUTHER H. A. WILKES J. O. (1979) Cálculo Numérico. Métodos. Aplicaciones.
Editorial Rueda. (Lección 15)
JURADO J. A. DÍAZ J. NIETO F. FONTÁN A. HERNÁNDEZ S. (2008) Ejemplos resueltos de cálculo de
estructuras con el programa SAP2000. Edicions Tórculo. (lección 16)
WILSON E. HABIBULLAH A. (1990) SAP90 User Manual. CSI Computers & Structures INC. (lección
16)
OÑATE E. (1992) Cálculo de estructuras por el método de elementos finitos. Análisis estático lineal. Centro
internacional de métodos numéricos en ingeniería. (lección 17)
CHOPRA A. K. (1995) Dynamics of Structures. Prentice-Hall, Inc. (lección 18)
Sistema de Evaluación:
Se realizan dos exámenes parciales liberatorios y las pruebas finales de junio septiembre y diciembre.
Horas de Consulta:
Lunes a viernes de 9:00 a 14:00 h. o previa solicitud.
Información Adicional:
Se presupone que los estudiantes han cursado Estructuras II y tienen conocimientos informáticos básicos a
nivel de usuario de programas.
Programa:
1. PRINCIPIOS DE LOS TRABAJOS VIRTUALES
Concepto de trabajo virtual. Principio de los movimientos virtuales. Principio de las fuerzas virtuales. Aplicaciones:
Cálculo de movimientos en estructuras de barras. Cálculo de estructuras hiperestáticas.
2. TEOREMAS ENERGÉTICOS
Energía potencial total de una estructura. Condición de mínimo de la energía potencial total. Valor mínimo de la
energía de deformación. Teoremas de Castigliano. Aplicaciones a estructuras hiperestáticas. Teorema de MaxwellBetti.
3. ESTRUCTURAS HIPERESTÁTICAS DE NUDOS ARTICULADOS
Hiperestatismo externo e interno. Cálculo de reacciones hiperestáticas. Cálculo de estructuras con hiperestatismo
interno. Efecto de variaciones térmicas o defectos de fabricación en la longitud de las barras.
4. INESTABILIDAD ELÁSTICA DE ESTRUCTURAS DE BARRAS
Modelo de pandeo de Euler. Barra aislada con diferentes condiciones de enlace. Concepto de longitud de pandeo.
Pandeo en grandes deformaciones. Pandeo de vigas continuas. Pandeo de pórticos intraslacionales.
Pandeo de pórticos traslacionales. Modos de pandeo.
5. FLEXIÓN DE PLACAS DELGADAS RECTANGULARES
Teoría lineal de placas delgadas ortótropas. Definiciones e hipótesis. Ecuaciones generales del problema en
coordenadas cartesianas: Acciones y esfuerzos interiores. Ecuaciones de equilibrio, ecuaciones constitutivas.
Ecuaciones de compatibilidad. Hipótesis de Kirchhoff y Navier. Ecuación diferencial de la placa. Placas
rectangulares: Condiciones de contorno. Reacciones de Kirchhoff. Solución de Navier. Solución de Levy. Placas
isótropas delgadas en coordenadas polares. Formulación de la flexión. Placas circulares. Condiciones
de contorno. Cargas con simetría de revolución.
6. FLEXIÓN DE PLACAS EN COORDENADAS POLARES
Formulación de la flexión Placas delgadas isótropas circulares. Condiciones de contorno. Cargas con simetría de
revolución.
7. PANDEO DE PLACAS DELGADAS
Definición del modelo. Ecuaciones de equilibrio de placas isótropas solicitadas a compresión en teoría no lineal.
Ecuaciones de estabilidad lineal. Criterio de la energía potencial mínima. Placas delgadas con los cuatro bordes
simplemente apoyados.
8. TEORÍA DE MEMBRANA EN LÁMINAS DE REVOLUCIÓN
Láminas sin flexión con simetría axial. Particularización a esféricas y troncocónicas. Aplicación a depósitos a
presión. Deformaciones en láminas de revolución.
9. LÁMINAS CILÍDRICAS
Teoría general de láminas cilíndricas a flexión. Energía de deformación en láminas. Láminas cilíndricas en
Compresión axial. Modos de pandeo en láminas cilíndricas.
10. INTRODUCCIÓN AL CÁLCULO MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
Introducción histórica. El método de los movimientos. Introducción al cálculo computacional de estructuras.
11. CÁLCULO MATRICIAL DE ESTRUCTURAS DE NUDOS ARTICULADOS
Notaciones para cargas y movimientos. Condiciones de equilibrio y compatibilidad. Matriz rigidez de una barra recta.
Ejes coordenados de barra y ejes generales. Matrices de transporte. Ecuaciones de equilibrio de nudo. Ensamblaje de
la matriz de rigidez de la estructura. Propiedades de la matriz de rigidez. Condiciones de enlace concordantes y no
concordantes. Otros tipos de condiciones. Estructuras tridimensionales de nudos articulados.
12. CÁLCULO MATRICIAL DE ESTRUCTURAS PLANAS DE NUDOS RIGIDOS
Notaciones para cargas y movimientos. Condiciones de equilibrio y compatibilidad. Matriz rigidez de una barra recta.
Ejes coordenados de barra y ejes generales. Matrices de transporte. Estructuras reticuladas planas. Emparrillados.
13. MATRIZ DE RIGIDEZ DE UNA BARRA RECTA GENÉRICA
Estructuras tridimensionales de nudos rígidos. Matriz de rigidez incluyendo la deformación por esfuerzo cortante.
Matriz de rigidez en teoría de 2º orden: Método de las funciones de estabilidad. Método de la matriz de rigidez
geométrica.
14. DESCRIPCIÓN DE UN PROGRAMA DE CÁLCULO MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
Sistemas de ejes coordenados. Coordenadas de los nudos. Condiciones de entorno. Conjunto de propiedades
geométricas y elásticas de las barras. Conjunto de cargas interiores. Definición de las barras: conectividad, tipo de
barra, liberación de grados de libertad, ejes locales, cargas actuantes. Cargas nodales. Combinaciones de cargas.
15. DESCIPCIÓN DE LAS ASIGNATURAS OPTATIVAS DE ESTRUCTURAS
Estructuras III y el método de los elementos finitos. Análisis dinámico de estructuras.