1. Datos de identificación

Nombre de la institución educativa UNIVERSIDAD DE SONORA

Unidad Regional CENTRO

División Académica DIVISIÓN DE INGENIERÍA

Departamento que imparte DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y MINAS

Nombre de las licenciaturas usuarias INGENIERÍA CIVIL

Nombre de la materia o asignatura ESTRUCTURAS ISOSTÁTICAS

Eje formativo BASICO

Carácter OBLIGATORIO

Valor en Créditos 7

Requisitos TEORÍA DE ESTRUCTURAS I

2. Revisión o Actualización

Fecha de la revisión: 18/05/ 2010 Modificación: No

Tipo de modificación: Realizada por:

3. Introducción

El alumno conocerá el campo de aplicación del Ingeniero Civil Estructurista, los principales sistemas estructurales planos que se utilizan en ingeniería, así como las nociones básicas de análisis y diseño estructural. El curso está basado en la aplicación de los conceptos de equilibrio de la estática como auxilio para: a) clasificar y resolver fuerzas reactivas de estructuras planas isostáticas comunes (vigas, marcos, armaduras, cables y arcos), b) obtener los elementos mecánicos y las funciones de fuerza cortante, momento flexionante, fuerza normal y momento torsionante. Se da un enfoque matricial en el planteamiento y solución de las estructuras descritas anteriormente, facilitando la implementación de programas de cómputo, los cuales se pueden elaborar o utilizar los existentes en el mercado. La implementación de metodologías con bases matemáticas que simplifiquen el trabajo del alumno y del maestro se da como prioridad evolutiva de la materia, así tanto alumno como maestro tendrán la capacidad de innovar los métodos de solución.

4. Objetivo General

Se Identificarán con claridad las estructuras estables, las estructuras inestables, las estructuras isostáticas y las estructuras hiperestáticas con el uso de los principios de la estática y los conceptos mencionados con anterioridad. Se resolverán estructuras en dos y tres dimensiones determinando el equilibrio interno, el equilibrio externo, funciones y diagramas de momento flector, fuerza normal, fuerza cortante y momento torsor, los cuales se utilizarán como herramientas básicas para las materias de diseño básico de estructuras de acero y diseño básico de estructuras de concreto.

5. Objetivos específicos

Al final del curso el alumno será capaz de:

Calcular cargas estáticas en estructuras de ingeniería civil, mediante los principios de equilibrio estático y transmisibilidad de cargas. .

Resolverá los siguientes tipos de estructuras isostáticas: vigas, marcos planos, armaduras, arcos y cables, obteniendo elementos mecánicos y sus diagramas correspondientes.

6. Contenido en extenso

1. INTRODUCCIÓN (2 horas) 1.1. La ingeniería y el diseño de Estructuras 1.2. Noción de Estructura 1.3. Noción de Sistema Estructural 1.4. Objetivos del análisis y Diseño Estructural 1.5. Elementos estructurales más comunes

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: El alumno conocerá el campo de aplicación del Ingeniero Civil Estructurista, los principales sistemas estructurales planos que se utilizan en la ingeniería y las nociones básicas de Análisis y Diseño Estructural. 2. EQUILIBRIO Y CLASIFICACIÓN DE ESTRUCTURAS (8 horas)

2.1. Ecuaciones de equilibrio para sistemas de fuerzas planas 2.2. Alternativas de representación de las ecuaciones de equilibrio en el plano 2.3. Modelos Estructurales básicos y sus idealizaciones 2.4. Clasificación de estructuras de acuerdo a su configuración y apoyos 2.5. Aplicación de las ecuaciones de equilibrio para el cálculo de fuerzas reactivas en diversos

elementos estructurales. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: El alumno aplicará las ecuaciones de equilibrio como auxilio para clasificar y resolver fuerzas reactivas de las estructuras planas más comunes (vigas, marcos, armaduras, arcos y cables). 3. ANÁLISIS DE VIGAS (15 horas)

3.1. Definición de elementos mecánicos en general (Cortantes, Fuerza Normal, Momentos Flexionantes y Momentos Torsionantes)

3.2. Noción de Viga y ejemplos de su utilización en las diversas estructuras 3.3. Análisis funcional para encontrar los elementos mecánicos en vigas

3.3.1. Análisis por tramos y generación de las ecuaciones 3.3.2. Representación gráfica de las ecuaciones 3.3.3. Ejemplos básicos

3.4. Análisis relacional para encontrar elementos mecánicos en vigas 3.4.1. Deducir y aplicar las relaciones entre cortante (V) y carga (w), entre fuerza cortante (V)

y momento flexionante (M). 3.4.2. Ejemplos básicos

3.5. Problemas diversos 3.5.1. Vigas con condiciones especiales (articulaciones internas) 3.5.2. Vigas hiperestáticas 3.5.3. Problemas de asociación de diagramas de cortante y/o momento flexionante con la viga

y sus cargas originales 3.5.4. Aplicación de superposición para trazar diagramas finales de cortante y de flexión

OBJETIVOS ESPECÍFICOS El alumno aplicará el análisis funcional y relacional para encontrar los diagramas de cortante, momento flexionante y carga axial, así mismo estimará la deformación de la viga. En dichos diagramas se representarán al menos los valores numéricos máximos y mínimos de los cortantes y momentos flexionantes, los puntos de inflexión y los puntos donde el cortante es cero. 4. ANÁLISIS DE MARCOS ISOSTÁTICOS (14 horas)

4.1. Marcos y clasificación 4.2. Sistema de referencia general y particular 4.3. Diagramas de elementos mecánicos utilizando análisis funcional y relacional 4.4. Problemas diversos

4.4.1. Marcos con condiciones internas 4.4.2. Marcos “hiperestáticos” 4.4.3. Problemas de asociación de diagramas de cortante, carga axial y momentos con sus

cargas. OBJETIVOS ESPECÍFICOS El alumno aplicará el análisis funcional y relacional para encontrar los diagramas de cortante, momento flexionante y carga axial, así mismo estimará la deformación de la viga. En dichos diagramas se representarán al menos los valores numéricos máximos y mínimos de los cortantes y momentos flexionantes, los puntos de inflexión y los puntos donde el cortante es cero. 5. ANÁLISIS DE ARMADURAS (15 horas)

5.1. Armaduras y clasificación 5.2. Ejemplos prácticos de armaduras

5.3. Análisis de armaduras mediante el método de los nodos 5.4. Planteamiento matricial por el método de los nodos 5.5. Análisis de armaduras por el método de secciones 5.6. Determinación de fuerzas por inspección 5.7. Problemas diversos

5.7.1. Armaduras simétricas 5.7.2. Armaduras compuestas 5.7.3. Armaduras complejas

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: El alumno aplicará el método de los nodos, secciones o matricial para encontrar fuerzas normales en las barras de una armadura y representará dichas fuerzas en la estructura. 6. ANÁLISIS DE CABLES (5 horas)

6.1. Principales usos de los cables estructurales y su relación resistencia-peso. 6.2. Características de los cables 6.3. Cables sometidos a cargas puntuales 6.4. Cables sometidos a cargas uniformes verticales 6.5. Cálculo de longitud de cables

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: El alumno conocerá como se construyen los cables de alta resistencia para su utilización en estructuras de grandes claros, evaluará las tensiones máximas y la porción del cable en donde se presentan, tanto para carga puntual como para cargas uniformes. 7. ANÁLISIS DE ARCOS (5 horas)

7.1. Arcos y clasificación 7.2. Análisis de arcos triarticulados 7.3. Configuración funicular para arcos que soportan cargas puntuales y/o uniformes 7.4. Problemas diversos

7.4.1. Armaduras 7.4.2. Arcos parabólicos 7.4.3. Arcos para construcción de puentes carreteros

OBJETIVOS ESPECÍFICOS El alumno conocerá el comportamiento de los arcos bajo cargas gravitacionales, calculará los diversos elementos mecánicos y la configuración adecuada para casos básicos (arcos triarticulados, arcos atirantados entre otros).

7. Estrategias didácticas

Se requiere que el alumno previo a la exposición del profesor, haya leído el tema de la clase. El maestro determinará previamente, los tópicos o herramientas que se utilizarán como premisas

en todos los temas de la materia. Las exposiciones estarán auxiliadas por el uso de software educativo creación del profesor o

comercial, para simular los fenómenos en estudio. Se podrá invitar a maestros que sean autoridad en los temas a tratar, a fin de que impartan

temas del curso. El alumno resolverá series de problemas conociendo los resultados que debe obtener, a fin de

verificar si el concepto del tema es de su dominio. Se realizarán visitas a lugares donde existan estructuras reales que ilustren las analizadas en el

curso.

8. Estrategias de evaluación

El sistema de evaluación se refiere a todas las formas y procedimientos empleados por el profesor para conocer el proceso y el resultado del aprendizaje del alumno. Esta parte del programa consiste en un planteamiento general de las estrategias de evaluación, que incluya los principales tipos de evaluación y técnicas empleadas 1. Para evaluar todas las áreas del desarrollo del alumno: conceptual, habilidades y actitudes se

aplicarán, al menos, cuatro exámenes ordinarios parciales escritos. 2. No se ejecutará un evaluación diagnóstica (para conocer el estado inicial de los alumnos), pero

sí formativa (para intervenir durante el desarrollo del aprendizaje) ya que los exámenes parciales deberán entregarse corregidos a cada alumno con la calificación correspondiente sobre una base de 100.

3. Cada aspecto evaluado debe recibir una ponderación. Se propone obtener una calificación debida a exámenes exclusivamente (80%) y otra debida al comportamiento presentado por el alumno a la hora de realizar aplicaciones (20%).

4. El alumno podrá resolver series de problemas inéditos de cada capítulo en forma individual, lo que le puede otorgar la calificación parcial a evaluar, dichos problemas se evaluarán por el profesor y se asignará en términos del grado de veracidad de la respuesta. La escala aplicada será de base 100.

9. Recursos y materiales

En este apartado se incluye la bibliografía y documentos básicos o indispensables que serán empleados durante el curso. 1. R.C. HIBBELER “ANÁLISIS ESTRUCTURAL”, ED. PRENTICE HALL, 3RA EDICIÓN 1997. 2. ASLAM KASSIMALI “ANÁLISIS ESTRUCTURAL”, ED. THOMSON 2DA EDICIÓN 2001. 3. KENNETH M. LEET, CHIA MING UANG “ANÁLISIS ESTRUCTURAL”, ED. MC GRAW HILL

2006. 4. MCORMAC ELLING, “ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS MÉTODO CLÁSICO Y MATRICIAL” ED.

ALFAOMEGA 1RA EDICIÓN 1996. 5. MELI PIRALLA, “DISEÑO ESTRUCTURAL”, ED. LIMUSA 2DA EDICIÓN 2005. 6. FDO. MONROY Y M. ANGEL RODRÍGUEZ “EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS ISOSTÁTICAS”

FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA UNAM. 1990. 7. GEORGE E. MASE “TEORÍA GENERAL DE ESTRUCTURAS”, MC GRAW HILL, 1997. 8. YUAN-YU HSIEH, “TEORÍA ELEMENTAL DE ESTRUCTURAS”, PRENTICE HALL, 1993. 9. http://www.comunidades.ipn.mx/esia-zac/ 10. http://www.te.ipn.mx/ESIAS/pagina_principal/p_principal.htm

Recursos y medios de apoyo al aprendizaje y la enseñanza.

Salón de clases equipado con computadora personal y cañón de presentaciones.

Laboratorio de estructuras con equipo didáctico

Software de análisis estructural

10. Perfil del profesor

Doctor en ingeniería, Maestro en ciencias o en ingeniería, en las disciplinas de estructuras. Que trabaje en líneas de investigación afines a la materia.