(2023-2) retsam.lincst: bueno y demandante

CURSO : ANALISIS ESTRUCTURAL I
TRADUCCION : STRUCTURAL ANALYSIS I
SIGLA : ICE2114
CRÉDITOS : 10
MÓDULOS : 03
REQUISITOS : ICE2313
CARÁCTER : MINIMO
DISCIPLINA : INGENIERIA


I. DESCRIPCION

En este curso se estudian: (a) los conceptos fundamentales de compatibilidad de esfuerzos (equilibrio) y
compatibilidad de desplazamientos; (b) los teoremas fundamentales de trabajo y energia; y (c) la
implementacion practica de (a) y (b) en herramientas actuales de analisis estructural (manuales y
computacionales) para la determinacion de esfuerzos, deformaciones y desplazamientos en estructuras
elasticas y lineales de barras sometidas a cargas estaticas.


II. OBJETIVOS

Al finalizar el curso el alumno sera capaz de:

1. Expresar las relaciones basicas entre fuerzas y desplazamientos a traves de la aplicacion de los
teoremas de trabajo y energia
2. Expresar las relaciones basicas entre fuerzas y desplazamientos a traves de la aplicacion de los
conceptos fundamentales de compatibilidad de esfuerzos (equilibrio) y compatibilidad de
desplazamientos
3. Expresar las relaciones basicas entre fuerzas y desplazamientos en formato matricial
4. Expresar cualitativa y cuantitativamente los efectos estructurales (reacciones de vinculo, esfuerzos y
desplazamientos) en funcion de la posicion de las cargas externas.


III. CONTENIDOS

1. Introduccion.
Determinacion de reacciones y esfuerzos en estructuras isostaticas de barras: vigas simples y
compuestas, estructuras aporticadas y reticulados. Sistemas bi- y tri-dimensionales. Determinacion de
tensiones y deformaciones internas en estructuras isostaticas de barras. Sistema de coordenadas local.
Relaciones tension-deformacion bi-y tri-dimensionales.

2. Principio de los trabajos virtuales.
Trabajo externo y trabajo interno. Trabajo complementario externo y trabajo complementario interno.
Principio de los Trabajos Virtuales (principio de los desplazamientos virtuales). Teoremas derivados
del Principio de los Trabajos Virtuales. Principio de los Trabajos Virtuales Complementarios
(principio de las fuerzas virtuales). Teoremas derivados del Principio de los Trabajos Virtuales
Complementarios. Determinacion de reacciones y esfuerzos en estructuras isostaticas mediante la
aplicacion del Principio de los Trabajos Virtuales.

3. Calculo de deformaciones y desplazamientos.
Determinacion de deformaciones y desplazamientos en vigas por el Metodo de la Doble Integracion y
mediante el uso de los Teoremas de Area-Momento. Determinacion de deformaciones y
desplazamientos en vigas por el Metodo de la Viga Conjugada. Determinacion de deformaciones y
desplazamientos en vigas y en reticulados mediante la aplicacion del Principio de los Trabajos
Virtuales Complementarios. Aplicacion de los teoremas de Betti y Maxwell. Trazado de deformadas
en estructuras aporticadas.



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4. Analisis matricial de estructuras: descripcion general.
Discretizacion de una estructura. Grados de libertad. Funciones de interpolacion. Obtencion de
relaciones fuerza-desplazamiento mediante la aplicacion del principio de los Trabajos Virtuales y del
Principio de los Trabajos Virtuales Complementarios. Metodo de Rigidez. Metodo de Flexibilidad.
Aplicacion del Metodo de Rigidez a sistemas reticulados bi- y tri-dimensionales: elemento barra.
Matrices globales. Solucion de la ecuacion matricial de equilibrio. Implementacion computacional en
MATLAB. Generalizacion del concepto de analisis matricial: metodo de los elementos finitos.

5. Metodos manuales para el calculo de estructuras indeterminadas.
Metodos de flexibilidad y rigidez. Formulaciones generales. Aplicaciones a sistemas indeterminados
simples y compuestos. Calculo de reacciones, esfuerzos y deformaciones causadas por cambios de
temperatura. Calculo aproximado de estructuras aporticadas en casos especiales mediante la aplicacion
de conceptos fundamentales de equilibrio y compatibilidad.

6. Analisis matricial de estructuras: metodo de rigidez directa.
Elemento viga. Formulaciones bi- y tri-dimensional con y sin deformaciones de corte. Consideracion
de fuerzas aplicadas entre nodos. Matrices globales. Calculo directo de la matriz de rigidez. Solucion
de la ecuacion matricial de equilibrio. Aplicaciones e implementacion computacional en MATLAB.
Condensacion estatica.

7. Analisis matricial de estructuras: metodo de flexibilidad.
Descripcion general. Ventajas y desventajas con respecto al Metodo de Rigidez directa. Matriz de
flexibilidad. Aplicaciones especiales.

8. Lineas de influencia:
Introduccion al concepto de carga movil. Determinacion de reacciones y esfuerzos en funcion de la
posicion de cargas moviles. Definicion de lineas de influencia. Calculo de lineas de influencia en
sistemas determinados e indeterminados. Teorema de Muller-Breslau. Aplicaciones a estructuras de
puentes. Diagramas envolventes de esfuerzos


IV. METODOLOGIA

Modulos semanales:
- Catedras: 2
- Ayudantias: 1

El curso se realiza utilizando metodologias de ense?anza centradas en el alumno que permitan a los
estudiantes desarrollar las competencias definidas en los objetivos del curso.
Este curso esta dise?ado de forma tal que el alumno dedique al estudio personal un promedio de 6 hrs. a la
semana.


V. EVALUACION

Las evaluaciones pueden ser por medio de pruebas, talleres y tareas.


VI. BIBLIOGRAFIA

Textos Minimos

Hidalgo P. Analisis Estructural. Santiago, Chile, Ediciones Universidad
Catolica de Chile, 1992.



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Kassimali A. Analisis Estructural, 2da edicion. Mexico, Thomson, 2001.

Leet K.M., Uang C.M., Gilbert A.M. Fundamentals of Structural Analysis, 3rd edition. New York,
McGraw-Hill, 2008.

McCormac J.C., Nelson J.K. Analisis de Estructuras: Metodos Clasico y Matricial. Mexico,
Alfaomega, 2002.

McGuire W., Gallagher R.H., Matrix Structural Analysis, 2nd Edition. New York, Wiley, 2000.
Ziemian R.D.

Textos Complementarios

Bathe K.J. Finite Element Procedures. Englewood Cliffs, USA, Prentice Hall,
1996.

Cook R.D., Malkus D.S., Plesha M.E. Concepts and Applications of Finite Element Analysis, 4th Edition.
Witt R.J. New York, Wiley, 2002.

Przemieniecki J.S. Theory of Matrix Structural Analysis. New York, Dover, 1986.

Weaver Jr. W., Gere J.M. Matrix Analysis of Framed Structures, 3rd Edition. New York,
Chapman & Hall, 1990.




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