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Diseño Estructural I

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UNIVERSIDAD DE IBAGUÉ
FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

ASIGNATURA                    DISEÑO ESTRUCTURAL I
CODIGO                            2513
CREDITOS                        3
SEMESTRE                        VI
INTENSIDAD                     6 HORAS SEMANALES


JUSTIFICACIÓN

El análisis estructural hace parte de un normal procedimiento de diseño, por lo que es necesario conocer diferentes métodos establecidos para definir los efectos en términos de fuerzas, momentos y deformaciones sobre determinado elemento estructural.

OBJETIVO

El objetivo es la capacitación del estudiante en los conceptos sobre estabilidad y determinación de estructuras, los métodos de análisis  estructural, cálculo de deflexiones y solución de estructuras indeterminadas por métodos tradicionales y por el método matricial de la rigidez y la aplicación de los títulos A y B de la NSR-98.

COMPETENCIAS

Capacidad para definir diferentes métodos de análisis y su correcta aplicabilidad considerando las limitantes presentes para cada una de las metodologías expuestas.

CONTENIDO

Introducción  Estructuras de Ingeniería; definición de la Teoría de estructuras; clasificación de las teorías estructurales; estructuras reales e ideales.

Estabilidad y determinación de estructuras: Ecuaciones de equilibrio de un sistema; reacciones en los apoyos; fuerzas internas en una sección de una estructura; ecuaciones de condición o construcción; estabilidad y grado de determinación de una estructura con respecto a los apoyos; estabilidad y grado de determinación de estructuras; grados de libertad.

Códigos de construcción sismorresistente: Normas Colombianas de Diseño y Construcción sismo resistente ley 400 de 1997, decreto 33 de 1998: filosofía, título A y título B.
Código colombiano de Puentes CCP-95

Métodos de análisis: Principio de superposición, teoría elástica, plástica y de deflexión, líneas de influencia.

Cálculo de deflexiones: Método del trabajo real; Aplicación del teorema de Castigliano; método del trabajo virtual; método de la doble integración; método de la viga conjugada.

Aplicaciones al análisis de estructuras indeterminadas: Ecuación de los tres momentos; método de ángulos de giro y de deflexión.

Introducción al análisis matricial por la rigidez, métodos matriciales para cerchas, vigas y pórticos.

Para cada tema en que sea aplicable, se complementarán las actividades académicas con el uso de programas de computador  y calculadoras programables con el fin de aprender el correcto uso de estas herramientas tecnológicas.

En el laboratorio se visualizará el comportamiento estructural de cerchas, vigas y pórticos con diferentes condiciones de apoyo y de carga, utilizando modelos a escala reducida.

1.  CONCEPTOS GENERALES

•    Análisis y diseño de estructuras
•    Clases de estructuras, elementos y apoyos
•    Cargas
•    Idealización de estructuras y estructuras reales
•    Estabilidad y determinación
•    Exactitud en los cálculos
•    Códigos de Construcción sismorresistente
•    Métodos de análisis

2.  LÍNEAS DE INFLUENCIA

•    Definición
•    Líneas de influencia para cortante y momento

3.  DEFLEXIONES

•    Método del trabajo virtual
•    Método del trabajo real
•    Aplicación de los teoremas de Castigliano
•    Método de la viga conjugada

4.  ELEMENTOS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADOS

•    Ecuación de los tres momentos
•    Método de los ángulos de giro y  deflexión
•    Otros métodos

5.  MÉTODOS MATRICIALES

•    Introducción al análisis matricial por la rigidez
•    Sistemas de Coordenadas
•    Clasificación de los métodos matriciales
•    Análisis de estructuras por el método matricial de los desplazamientos
-  Elementos sometidos a fuerza axial (cerchas)
-  Elementos sometidos a cortante y flexión (vigas)
-  Elementos pertenecientes a un pórtico ortogonal
-  Elementos Arbitrariamente orientados.

6.  ANÁLISIS ESTÁTICO DE EDIFICACIONES

•    Avalúo de cargas gravitacionales
•    Avalúo de cargas sísmicas
•    Avalúo de cargas de viento
•    Modelos matemáticos con ayuda de programas de análisis estructural
•    Concepto de deriva de piso
•    Reacciones en edificaciones

7.  ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS


•    Experimentación en el laboratorio de estructuras

ESTRATEGIAS METODOLOGICAS


La metodología a seguir en cada sesión de clase es la siguiente:

•    Exposición magistral de conceptos referentes a cada tema.
•    Desarrollo de ejercicios prácticos con los cuales se aclaren los conceptos.
•    Formulación de problemas para resolver en casa.
•    Prácticas para dar claridad a cada uno de los capítulos con la ayuda de programas de análisis estructural, con una intensidad de dos horas semanales, los cuales tendrán un porcentaje de acompañamiento del profesor del 70%.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

El curso tendrá cuatro evaluaciones parciales distribuidas así:
•    20% Parcial relativo a los Capítulos 1 y 2
•    20% Parcial relativo al Capítulo 3 y 4
•    20% Parcial relativo al Capítulo 5 y 6
•    20% Proyecto final relativo al Capítulo 7

El restante 20% se obtendrá de las notas de talleres y prácticas, que serán realizados en clase y en grupos de trabajo no mayores de dos estudiantes.

BIBLIOGRAFIA

Textos Principales:

McCORMAC, Jack.  Análisis Estructural, Método Clásico y Matricial.

URIBE ESCAMILLA, Jairo.  Análisis de Estructuras

YUAN YU, Hsieh.  Teoría Elemental de Estructuras.  Prentice Hall

ISLAM KASSIMAIL, Análisis Estructural.

Norma Sismorresistente Colombiana Ley 400 de 1997 y sus decretos reglamentarios.

Otras referencias:

NORRIS – WILBUR.  Análisis Elemental de Estructuras.  McGraw Hill

KINNEY.  Análisis Elemental de Estructuras.  McGraw Hill

WANG.  Estructuras Estáticamente Indeterminadas