Pontificia Universidad Católica del Perú Facultad de Arquitectura y Urbanismo Introducción a las Estructuras Código : CIV 101 Semestre : 2015-2 Créditos : 4 créditos Profesor : Ing. Carlos Salcedo Chahud Horario : Martes 5.00 p.m. a 8.00 p.m. (clase) Sábado de 11:00 a.m. a 1:00 p.m. (práctica) Pre requisito : Matemáticas 2 y Fundamentos de Ingeniería csalcedoc@pucp.pe FUNDAMENTACIÓN Un buen diseño arquitectónico es el resultado de un proceso integral que tiene en cuenta no solamente una buena disposición del espacio o una buena relación con el entorno, sino que tiene en cuenta también la estructura que soportará la edificación y el material o los materiales con los que se construirá. Cada uno de los elementos estructurales formará parte del espacio arquitectónico, y debe estar en el lugar adecuado y tener las proporciones adecuadas. Este curso es el primero de una serie de tres en los que se estudian la función y el comportamiento de los elementos estructurales de una edificación. La importancia de estos cursos radica en que el arquitecto debe ser consciente de que es responsable de la configuración estructural del edificio que está diseñando. El estudio de los conceptos de estática permite comprender los diferentes tipos de comportamiento de las estructuras frente a las cargas y los conceptos de resistencia de materiales permiten establecer el enlace entre este comportamiento y la respuesta que se producirá en el material o los materiales que componen la estructura. OBJETIVOS Objetivo General: El objetivo principal de este curso es que el alumno aprenda a reconocer los elementos estructurales de una edificación y sepa cuál será su comportamiento frente a las cargas a las que estarán sometidos durante su vida útil. También será capaz de ensamblar estos elementos para proponer sistemas estructurales. Objetivos por Unidad: Unidad 01: Las Estructuras El alumno deberá conocer las estructuras y su relación con el espacio, los tipos de estructuras, sus materiales y sus componentes básicos más importantes. Unidad 02: Estática El alumno deberá ser capaz de identificar las fuerzas y momentos de fuerza que existen en las estructuras y saber cómo actúan en sistemas que se encuentran en equilibrio. El alumno deberá ser capaz de resolver sistemas isostáticos simples usando las ecuaciones de equilibrio, así como ser capaz de obtener y trabajar con diagramas de fuerzas. Unidad 03: Resistencia de materiales El alumno deberá conocer, determinar y utilizar las propiedades mecánicas de los principales materiales que se utilizan en los sistemas estructurales y sus respectivos factores de seguridad. Por último será capaz de asociar el comportamiento estructural de un elemento con el material del que está compuesto, analizando los esfuerzos que se producen. El alumno deberá describir el comportamiento estructural de los elementos estructurales de un sistema arquitectónico identificando las diferentes cargas que debe soportar y la manera en la que estas cargas son transportadas al suelo soportante. CONTENIDO El curso se desarrollará en tres unidades con el siguiente contenido: Unidad 1: Las Estructuras Introducción a las estructuras como parte integral de un diseño arquitectónico: la estructura y el espacio. Proceso general del diseño integral de un proyecto. La estructura como elemento de apoyo, como elemento que cubre una luz (techo) y como elemento de soporte. Requisitos mínimos de una estructura: Resistencia, rigidez, estabilidad, ductilidad. Unidad 2: Estática Fuerza. Sistemas de fuerzas. Momento de una fuerza. Diagrama de cuerpo libre. Par y momento de un par. Resultante de fuerzas paralelas. Centro de gravedad. Cargas distribuidas y fuerzas resultantes. Equilibrio. Condiciones de apoyo. Diagrama de fuerza cortante y momento flector. Unidad 3: Resistencia de materiales Materiales: sus propiedades y características. Propiedades mecánicas de los materiales. Esfuerzo y deformación. Esfuerzo normal. Esfuerzo cortante. Esfuerzos producidos por una fuerza normal. Esfuerzos producidos por un momento flector. Esfuerzos producidos por fuerza cortante. Pandeo de elementos sometidos a compresión. METODOLOGÍA Se desarrollarán sesiones teóricas que incluirán presentaciones de casos prácticos y ejemplos para el análisis individual o grupal. Estas sesiones teóricas se complementarán además con sesiones prácticas que permitirán un mejor desarrollo de la intuición estructural. La evaluación será continua y consistirá en prácticas semanales, tareas y dos exámenes de control. Las prácticas permitirán al alumno aplicar los conceptos teóricos aprendidos. Finalmente, la evaluación incluye dos exámenes de control, uno parcial y otro final donde el profesor evaluará todos los conocimientos adquiridos. Durante el curso y paralelo a las tareas se desarrollará un trabajo donde se aplicarán todos los conceptos aprendidos, la entrega de este trabajo será al finalizar el ciclo. CRONOGRAMA SEMANA DIA MARTES (5pm a 8pm) DIA SABABO (11am a 1pm) 1 18-ago Introducción 22-ago Asignación del trabajo final del curso 2 25-ago Cargas y sus recorridos 29-ago Esfuerzos y elementos estructurales 3 01-sep Fuerza, movimiento,palanca y momento 05-sep Apoyos, reacciones,restricción de movimiento 4 08-sep Diagrama de cuerpo libre 12-sep 1RA. PRACTICA CALIFICADA 5 15-sep Fuerza, linea de acción, componentes 19-sep Ecuaciones de equlibrio en pórticos 6 22-sep Ecuaciones de equlibrio en armaduras 26-sep 2DA. PRACTICA CALIFICADA 7 29-sep Diagrama de momentos y fuerza cortante (i) 03-oct D.M y F.C (ii) (11am a 2pm) 8 06-oct EXAMEN PARCIAL 10-oct 9 13-oct Esfuerzo y deformación 17-oct Materiales (11am a 2pm) 10 20-oct 24-oct Se recupera el 3-oct y el 17-oct 11 27-oct Se recupera el 31-oct, el 14-nov y el 28-nov 31-oct Revisión avance del trabajo final (11am a 2pm) 12 03-nov Comportamiento de vigas 07-nov 3RA. PRACTICA CALIFICADA 13 10-nov Introducción a columnas 14-nov Muros y placas (11am a 2pm) 14 17-nov Cimentaciones y suelos 21-nov 4TA. PRACTICA CALIFICADA 15 24-nov EXPOSICION TRABAJO 28-nov EXPOSICION TRABAJO (11am a 2pm) 16 01-dic EXAMEN FINAL Propiedades de la sección transversal de los elementos SISTEMA DE EVALUACIÓN Examen Parcial (E1): Examen Final (E2): Tareas (Serán 6, todas entran al promedio): Prácticas (Serán 4,se anula la nota más baja): Trabajo Final: 20% 30% 10% 20% 20% BIBLIOGRAFIA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Onouye, B.; Kane, K. (2007) Statics and strength of materials for architecture and building construction [Biblioteca Complejo de Innovación Académica TA 658 O54 2007] Morgolius, I. (2002) Arquitects + engineers = structures [Biblioteca Complejo de Innovación Académica NA 680 M26] Torroja, E. (2004) Razón y ser de los tipos estructurales [Biblioteca Complejo de Innovación Académica TA 645 T73] Salvadori, M.; Heller, R. (2005) Estructuras para arquitectos [Biblioteca Central TA 645 S18] Salvadori, M. (1990) The art of construction: projects and principles for beginning engineers and architects Ching, F.; Adams, C. (2001) Building construction illustrated [Biblioteca Complejo de Innovación Académica TH 146 CH56] Gordon, J.E. (1999) Estructuras: o porqué las cosas no se caen [Biblioteca Central TA 645 G73] Ramsey, C.; Sleeper, H. (2003) Las dimensiones en arquitectura Engel, H.; Rapson, R. (1999) Tragsysteme = Structure systems [Biblioteca Complejo de Innovación Académica TH 845 E61] Mainstone, R. (2001) Developments in structural form [Biblioteca Complejo de Innovación Académica NA 4170 M17] [Biblioteca Complejo de Innovación Académica TA 633 S18] Arnold, C.; Reitherman, R. (1987) Configuración y diseño sísmico de edificios [Biblioteca Complejo de Innovación Académica TA 658.44 A75] Kuroiwa, J. (2002) Reducción de desastres: viviendo en armonía con la naturaleza [Biblioteca Complejo de Innovación Académica GB 5030 K96]