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Anlisis Estructural II (Ing.P.Cr.)

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Anlisis Estructural II (Ing.P.Cr.) (2012-2013)

PresentacinResumenTemarioBibliografaPrcticasApuntesProgramas de clculo



PresentacinNombre de la asignatura: Anlisis Estructural II

Titulacin: Ingeniera Industrial. Intensificacin en Ingeniera Mecnica

Tipo: optativa

Departamento: Ingeniera Mecnica

Duracin: Cuatrimestral

Curso: 5 Primer cuatrimestre (Septiembre - Diciembre)

Recomendacin importante: para el correcto aprovechamiento de la asignatura es haberimprescindiblecursado la asignatura .Anlisis Estructural 1

Profesor

Dr. Juan Toms Celigeta [email protected] M102. Edificio . Ext. 2234CEIT

ObjetivoEsta asignatura es la continuacin de Anlisis Estructural I, y est bsicamente dedicada a ampliar losconocimientos adquiridos en ella y a abordar el estudio de otros temas ms avanzados. La primera parte dela asignatura se dedica a ampliar los mtodos de anlisis de estructuras reticulares ya conocidos,aplicndolos a otros problemas: estructuras espaciales, lneas de influencia, arcos, etc. La segunda parte sededica al estudio de sistemas estructurales continuos empleando el mtodo de los elementos finitos,aplicndolo al estudio de problemas de elasticidad lineal, flexin de placas, etc.

Evaluacin

La evaluacin de la asignatura se efectuar considerando tres aspectos: a) asistencia a las clases, b)realizacin de trabajos prcticos y c) examen final.

Horario de dudas

Martes de9h a 12h en el despacho del profesor



ResumenEsta asignatura es la continuacin de la asignatura Anlisis Estructural I. Est bsicamente dedicada aampliar los conocimientos adquiridos en ella y a abordar el estudio de otros temas ms avanzados. Laprimera parte de la asignatura se dedica a ampliar los mtodos de anlisis de estructuras reticularesestudiados en Anlisis Estructural 1 mientras que la segunda parte se dedica al estudio de sistemasestructurales continuos empleando el mtodo de los elementos finitos (MEF).

Esta asignatura se recomienda a aquellos estudiantes que teniendo una vocacin esencialmente mecnica,deseen profundizar en el anlisis de sistemas estructurales complejos, como los encontrados en el diseo demaquinaria, edificios, etc. Los trabajos de clase se complementan con una serie de quetrabajos prcticosse efectan mediante programas de ordenador, y que permiten calcular casos reales.

Para la correcta asimilacin del contenido de la asignatura se requieren los conocimientos adquiridos en laasignatura de Anlisis Estructural I. Es necesario asimismo disponer de conocimientos bsicos de lgebra dematrices.

El primer tema es una , en el que se incluyen cuestiones diversas, comoampliacin del mtodo de rigidezson: estructurasespaciales (celosas y prticos), condiciones de apoyo especiales,energa de esfuerzocortante, elementos descentrados, etc.

A continuacin se dedica un tema al estudio de los de distintos tipos y con distintasarcos planoscondiciones de apoyo, determinado sus propiedades de flexibilidad y rigidez.

Se dedica un tema al estudio de las , es decir a la variacin que se produce en loslneas de influenciaesfuerzos de una estructura cuando las cargas aplicadas varan su punto de aplicacin sobre la estructura.Asimismo se estudian las vigas apoyadas sobre una .fundacin elstica

La segunda parte de la asignatura se dedica al estudio del . Se comienza pormtodo de los elementos finitosuna presentacin general del MEF aplicado a problemas de anlisis de estructuras. Se presentan las hiptesisen que se basa el MEF as como las ecuaciones generales de equilibrio que se obtienen.

A continuacin se dedican dos temas a la resolucin de en 2 y 3problemas de elasticidad dimensiones. Seincluye la descripcin de los distintos tipos de elementos empleados y de sus propiedades de rigidez,empleando formulacin isoparamtrica. Se presentan tambin los problemas de elasticidad con simetra derevolucin.

Se dedica un tema a la . Se estudian tanto la teora clsica de flexin de placasflexin de placas planasdelgadas como la teora de Mindlin para placas medianamente gruesas. Un tema similar se dedica a la teorade .cscaras curvas

El ltimo captulo se dedica a efectuar una introduccin al anlisis de la de lasestabilidad globalestructuras. Se plantea este anlisis estudiando las caractersticas de rigidez de los principales elementosestructurales en el rango de las grandes deformaciones. En base a ellas se estudia la determinacin de lascargas de colapso globales de estructuras completas.



TemarioAmpliacin del mtodo de rigidez

Estructuras espaciales:celosa espacial yprtico espacial.Influencia de la energa deesfuerzoCondiciones de ligadura no en ejes generalescortante. Elementos con nudos excntricos.

(apoyos inclinados). Apoyos con desplazamientos conocidos. Estructuras espaciales con cargassimtricas y antisimtricas.

Arcos

Definicin. Arco triarticulado. Arco biarticulado. Arco atirantado. Arco biempotrado.Propiedades de rigidez del arco plano.

Lneas de influencia

Definicin. Lneas de influencia en estructuras isostticas. Mtodo de Muller-Breslau.Utilizacin del mtodo de rigidez. Aplicacin a vigas, celosas y prticos. Lneas de influenciade deformaciones. Aplicaciones.

Vigas en fundacin elstica

Definicin. Comportamiento del terreno. Teora bsica de la viga en fundacin elstica. Estudiode las vigas infinita y semi infinita. Propiedades de rigidez de la viga en fundacin elstica.

Introduccin al Mtodo de los Elementos Finitos

Introduccin. Hiptesis de discretizacin. Funciones de interpolacin. Expresin de lasdeformaciones unitarias. Relacin tensin-deformacin unitaria. Ecuacin de equilibrio de unelemento. Ecuacin de equilibrio del conjunto. Clculo de tensiones. Minimizacin de laenerga potencial total. Criterios de convergencia.

El MEF en elasticidad bidimensional

Definicin. Estados de tensin y deformacin. Funciones de interpolacin. Matriz de rigidez.Fuerzas aplicadas. Efectos trmicos.Formulacin isoparamtrica. Elementos de 3 y 4 lados.Errores de discretizacin e interpolacin. Elemento de 4 nudos incompatible. Elementoshbridos. Integracin numrica en rectngulos y tringulos. Alisado de tensiones.

El MEF en elasticidad tridimensional

Definicin. Estados de tensin y deformacin. Funciones de interpolacin. Matriz de rigidez.Fuerzas aplicadas. Efectos trmicos. Elementos tetradricos. Elementos hexadricos. Elementosprisma triangular. Formulacin isoparamtrica. Integracin numrica en el espacio.

Flexin de placas planas

Definicin. Estados de tensin y deformacin. Esfuerzos interiores en placas. Teora clsica deflexin de placas. Soluciones analticas. Resolucin por elementos finitos. Flexin de placas



gruesas: Teora de Mindlin-Reisner. Estados de tensin y deformacin. Formulacinisoparamtrica. Efecto de bloqueo por cortante. Elementos con campo de cortante impuesto ehbridos.

Problemas axisimtricos

Definicin. Estados de tensin y deformacin. Resolucin mediante elementos finitos. Matrizde rigidez. Fuerzas nodales equivalentes. Formulacin isoparamtrica. Problemas con cargas noaxisimtricas.

Anlisis de cscaras

Estructuras laminares. Alternativas de anlisis. Ecuaciones generales de la teora de cscaras.Deformaciones y estados de esfuerzos interiores. Elementos finitos isoparamtricos. Elementosde transicin slido-cscara. Cscaras axisimtricas.

Introduccin a la estabilidad de estructuras

Introduccin. Comportamiento no lineal de elementos estructurales. Rigidez geomtrica.Estabilidad global de estructuras. Modos de pandeo. Anlisis no lineal de estructuras.



BibliografaBibliografa bsica recomendada:

, J. T. Celigeta, Ed. EUNSA, 2 edicin, 2003.Curso de Anlisis Estructural

, J. T. Celigeta, Escuela Superior de IngenierosMtodo de los Elementos Finitos para Anlisis EstructuralIndustriales, Universidad de Navarra, San Sebastin, 2010.

, E. Oate, CIMNE, Barcelona, 1992Clculo de Estructuras por el Mtodo de los Elementos Finitos

Bibliografa complementaria:

, 3 edicin. R. C. Hibbeler, Prentice Hall, 1997.Structural Analysis

, R. E. Sennett, Prentice Hall, 1994.Matrix Analysis of Structures

, F. Arbabi, McGraw-Hill, 1991.Structural Analysis and Behavior

, A. Ghali, A. M. Neville, E & FN Spon, 1998.Structural Analysis - A Unified and Classical Approach

, J. M. Canet, Edicions UPC, 2000.Clculo de Estructuras - Libro 2 - Sistemas de Piezas Prismticas

, D. J. Dawe, Clarendon Press, Oxford, 1984.Matrix and Finite Element Displacement Analysis of Structures

O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor, Fifth Ed., Vol 1, Butterworth-Heinemann, 2000.The Finite Element Method,

K. J. Bathe, Prentice-Hall, 1996.Finite Element Procedures in Engineering Analysis,

, J. N. Reddy,McGraw-Hill, 1984.An Introduction to the Finite Element Method

, R. D. Cook, John Wiley and Sons, 1995.Finite Element Modeling for Stress Analysis

, K. H. Huebner, E. A. Thornton, T. Byrom, 3 edicin. John Wiley andThe Finite Element Method for EngineersSons, 1995.

, I. H. Shames, C. L. Dym, McGraw-Hill, 1985.Energy and Finite Element Methods in Structural Mechanics



Prcticas

Se efectuarn varios trabajos prcticos empleando unprograma para clculo por elementos finitos, conobjeto de conocer la prctica del mtodo en casos de inters industrial.Los enunciados pueden obtenerse en la zona de documentos.



Apuntes

Publicaciones relativas al Mtodo de los Elementos Finitos

Mtodo de los Elementos Finitos aplicado a problemas de elasticidad, flexin de placas ycscaras (pdf,8.3 Mb) Descargar

Anlisis no lineal de estructuras con grandes deformaciones(no linealidad geomtrica)(pdf, 1.6 Mb) Descargar



Programas de clculoEn esta pgina se pueden obtener programas de clculo con ordenador que permiten analizar estructurasreticulares de forma interactiva, mediante un computador digital tipo PC. Estos programas se pueden utilizarexclusivamente para la formacin del estudiante. Queda prohibida su utilizacin en cualquier otra actividad,en particular las de tipo comercial. Refirase a las condiciones de uso del software descritas en elprocedimiento de instalacin del mismo.

Programas para clculo de estructuras reticulares de tipo general

cespla: Clculo de estructuras reticulares planas, con interfaz grfica interactiva.

cestri: Clculo de estructuras reticulares espaciales, con interfaz grfica interactiva.

Ambos programas se distribuyen en un mismo archivo comprimido. Requieren ser instalados en elordenador a travs de un procedimiento de instalacin estndar de Windows y por lo tanto es necesario tenerprivilegios para instalar aplicaciones. Para instalar los programas en el ordenador, extraiga el contenido delfichero comprimido, ejecute el archivo setup.exe y siga las instrucciones.ltima versin: 7.3.0 DescargarGua de utilizacin del programa cespla. Este documento describe los fundamentos tericos del mtodo derigidez y la utilizacin prctica del programa cespla para clculo de estructuras planas. Descargar

Programa Celo3d para clculo de celosas espaciales

El programa efecta el clculo de las deformaciones y esfuerzos en las barras de celosas espacialesCelo3dde gran tamao, con varios miles de nudos. Efecta asimismo el dimensionamiento automtico de las barras,eligiendo el tubo ms adecuado para cada una de ellas para cualquier combinacin de las hiptesis de cargadefinidas, incluyendo las limitaciones de resistencia y pandeo.Efecta asimismo un clculo esttico desegundo orden, con grandes deformaciones.

Programa Celo3d. Descargar

Gua de uso de Celo3d. Descargar

Para instalar el programa Celo3d en el ordenador, extraiga el contenido del fichero comprimido, ejecute elarchivo setup.exe y siga las instrucciones.

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