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Academic Year/course: 2022/23

563 - Bachelor's Degree in Industrial Organisational Engineering

30154 - Metallic Structures


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
30154 - Metallic Structures
Faculty / School:
179 - Centro Universitario de la Defensa - Zaragoza
Degree:
563 - Bachelor's Degree in Industrial Organisational Engineering
ECTS:
6.0
Year:
4
Semester:
First semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The expected results of the subjet must be:

The student must:

  • Ability to understand the mechanisms load transmission of structures.
  • Knowledge of the types of steels and their alloys. Modes of behavior
  • Be able to perform the design, sizing and testing of steel structures, according to the Spanish rule, with constructive solutions of sustainable architecture. 
  • Knowledge to execution of concrete structures.
  • Ability to analyze and assess the social and environmental impact of solutions, acting with ethics, professional responsibility and social commitment.

Specialization in Defence: These approaches and objectives are in line with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations 2030 agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/), in such a way that the acquisition of the course learning outcomes provides training and competence to contribute to their achievement to some degree.

  • ODS7: Affordable and clean energy. Compliance with goal 7.3 is encouraged: "By 2030, double the global rate of improvement in energy efficiency", providing information on materials used for cement with lower energy consumption and CO2 emissions in its generation process. Will be provided information about the possible use of recycled materials and on the recycling process of the available materials.
  • ODS 9: Industry, innovation and infrastructure. The fulfillment of two goals is encouraged:

9.1 "Develop reliable, sustainable, resilient and quality infrastructure..." Structural design parameters will be provided that allow structures to be built with the minimum amount of material. If we add this factor to the use of non-polluting, recycled and recyclable materials mentioned in goal 7.3, the student will be able to calculate and execute structures that are not only reliable and resilient, but also sustainable. 

9.4. "By 2030, upgrade infrastructure and retrofit industries to make them sustainable, with increased resource-use efficiency and greater adoption of clean and environmentally sound technologies and industrial processes, with all countries taking action in accordance with their respective capabilities." Its fulfillment is strengthened with the objective indicated in goal 7.3, closely related.

  • ODS 11: Sustainable cities and communities. Specifically, with the development of the subject, compliance with goal 11.6 is favored: "By 2030, reduce the negative environmental impact per capita of cities, including paying special attention to air quality and municipal waste management and of another type", taking into account recycling and designs, that promote the use of less polluting materials and therefore less waste.

1.2. Context and importance of this course in the degree

The subject is included in the Structures and Materials specialty of IOI, together with “Steel Structures” and the “Structural Calculation” subjects. It’s a fundamental subject in the in the training of Engineers Arm of the Earth Army. Previously, the student has studied the “strength of materials” subject, which lays the bases for understand the equations to define the behaviour of structures against external stresses. Also knowledge learned in the “General Construction Procedures” subject is used.

This subject contributes to the training in values ​​of the Army Officers, providing knowledge about the behavior of structural steel that will allow you to find and evaluate solutions to real problems related to metal structures, mainly used for the execution of bridges and mobility support structures. This knowledge is necessary for Army Officers to carry out their mission, and thereby contribute to reliable and sustainable construction and infrastructure.

1.3. Recommendations to take this course

To deal with the study of this subject, pupils must have previus knowledge of materials (properties and behavior of steel, relationship  tension-strain  etc.), mechanics (Static), resistance of materials (Efforts, relationship between stress and deformation). It is also necessary some domain of differential and integral calculus, resolution of equations systems and working with matrix . It would be desirable to have previously studied the subject "Calculation of Structures". It is important to attend classes,  daily study and  realization of the proposed exercises .

2. Learning goals

2.1. Competences

C02 - Ability to plan, budget, organise, manage and monitor tasks, people and resources.

C04 - Ability to solve problems and take decisions with initiative, creativity and critical reasoning.

C06 – Ability to communicate knowledge and skills in Spanish.

C09 – Ability to work in a multidisciplinary group and in a multilingual setting.

C11 – Ability to continue learning and develop self-learning strategies.

C60 –Gaining the necessary competence to calculate elementary architectural constructions.

C66 –Knowledge of the basic theories and technologies to project and calculate metallic structures.

2.2. Learning goals

The student, to pass this subject, must demonstrate the following results ...

Define qualitatively the resistant response mechanisms in metal structure elements.

Design and execute metal structures according to Spanish regulations.

Describe in a basic way the behavior of metallic structures.

Describe in a general way the characteristics of other types of special alloys and their applications

 

Students will be able to apply all these learning goals within sustainability parameters in their professional future, promoting the reduction of the use of materials, as well as the use of less polluting materials, in line with compliance with the SDG of the subject

2.3. Importance of learning goals 

The learning results are part of the competences that the student must acquire as part of their training in the  Engineers branch. 
They provide a knowledge of the behavior of metallic structures, present as a resistant element supporting any type of machine, building, installation, etc.
They will help the future officer of Engineers branch solve problems  in their professional future through the use of metallic elements.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

FIRST CALL
Continuous assessment: The students will be able to pass the total of the subject by the continuous assessment procedure. To do this, they must demonstrate that they have achieved the expected learning outcomes by passing the assessment instruments indicated below, which will be carried out throughout the semester:

  • Two Midterm exams about theoretical and practical aspects, based on problem solving. Its weight in the final grade is 50%.
  • Presentation in class of the analysis of an existing structure, in which the transmission mechanisms and load distribution are indicated. Its weight in the final grade is 10%.
  • Coursework: in pairs, a metallic industrial warehouse will be designed. Its weight in the final grade is 10%.
  • Course dissertation: in pairs, calculate the industrial warehouse designed above, with Cype Ingenieros program, according to the requirements of the Building Technical Code.  Its weight in the final grade is 25%.
  • Presentation and defense of the results of the practices in English and brief report of the work. its weight in the final grade is 5%.

 

The final continuous evaluation grade (100%) will be calculated according to the specific weight of each continuous evaluation test. The minimum mark of the evaluation of each of the midterm exam, works, presentations and practices must be  3.5 to mediate in the continuous evaluation. To pass the subject, the student must obtain a final grade greater than or equal to 5.

The evolution of the acquisition of knowledge throughout the course will be taken into consideration, as well as the active participation in class and the quality of the works.

The value of each section and the way to correct it will be indicated in each exam and work.

Final exam: The students who do not pass the subject by continuous assessment or who would like to improve their grades, will have the right to take the Final Exam set in the academic calendar, prevailing, in any case, the best of both grades. This global test will have a weight of 100% in the final grade. It will consist of the calculation of a column, a beam and a joint of a metallic structure. To pass the subject, the student’s final grade must be equal to or greater than 5.

 

SECOND CALL:

Final Exam: The students who do not pass the subject in the first call may take the Final Exam set in the academic calendar for he second call. This Final Exam will consist of the calculation It will consist of the calculation of a column, a beam and a joint of a metallic structure. To pass the subject, the student’s final grade must be equal to or greater than 5.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The approach, methodology and assessment of this course is prepared to be equivalent in any teaching scenario. It will be adjusted to the socio-sanitary conditions of each moment, as well as to the indications given by the competent authorities.

It is a continuous learning process where the student plays an important participatory role.

Different methodologies are alternated along the course and complement each other: Participatory theory classes, cproblem solving classes, cooperative problem solving with invert classroom, computer practices based on project-based learning, and oral presentations. Student participation in their own training is encouraged.

4.2. Learning tasks

The learning activities will be:

  1. Participatory lectures. Consisting in exhibition of concepts and theoretical developments of the subject, always accompanied by real examples that help understanding thereof. The student will participate in the reasoning and deduction of the concepts, to reinforce learning a theoretical and practical way. Photographs of various works will be shown to the student to visualize the whole construction process.
  2. Learning based on problem solving: Problems of different resistant elements with different sections and reinforcements will be solved. The calculation process and the reasoning followed in the decisions made will be explained. The student will learn to solve from start to finish the main structural typologies that he will find in his professional activity.
  3. Cooperative problem solving and inverted classroom: the classroom will be divided into groups of students and by groups they will solve a problem in parts, with the support of the teacher. Each group will go out to explain the resolution of one of the parties, as progress is made.
  4. Computer practices. Project-based learning: The student will be taught one of the most common structural calculation programs in the field of engineering: CYPE structures, also used in Army engineering units. Throughout various practical computer sessions, he will introduce a previously designed industrial warehouse, and learn to calculate and optimize the structure. He will be able to get the plans, budget and memory of the project.
  5. Oral presentations: The students will make an oral presentation of 10 minutes about the results of his final works in English
  6. Moodle interactive platform: the student will be encouraged to put up videos, photographs and interesting facts about the topics covered in class, to share thereof with the other students. Discussion forums to resolve doubts are created by the professor or among them.
  7. Tutorials in which the student is helped to resolve the doubts raised during learning.

4.3. Syllabus

The program that the student is offered to help achieve the expected results is

  • Main structural response mechanisms of metallic structures. Active section, active form and active vector. Design parameters
  • Construction process of metallic structures.
  • Calculation bases.
  • Structural safety.
  • The resistance of the sections.
  • The resistance of the bars.
  • Welded joints.
  • Joints.
  • Life cycle of structures
 

4.4. Course planning and calendar

The calendar of the theory classes and problems, as well as the computer practice sessions, will have the schedule established on their website. The deliveries of work and midterm exams will be shown to the student at the beginning of the course in the presentation of the subject, so that they can plan their study hours. The calendar will be available in moodle throughout the course.
Class schedules and exams can be found on the official website. Within the hours assigned to the subject are the practice schedules, which will be related in detail during the course of the subject.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=30154

 


Curso Académico: 2022/23

563 - Graduado en Ingeniería de Organización Industrial

30154 - Estructuras metálicas


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
30154 - Estructuras metálicas
Centro académico:
179 - Centro Universitario de la Defensa - Zaragoza
Titulación:
563 - Graduado en Ingeniería de Organización Industrial
Créditos:
6.0
Curso:
4
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

-       Comprensión de los mecanismos de transmisión de las estructuras.

-       Conocimiento de los tipos de aceros y sus aleaciones. Modos de comportamiento

-       Diseño, cálculo y comprobación de estructuras metálicas de acuerdo a la normativa española, con soluciones constructivas de arquitectura sostenible.

-       Ejecución de estructuras metálicas de forma óptima y eficiente.

-     Capacidad para analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones actuando con ética, responsabilidad profesional y compromiso social.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la agenda 2030 de Naciones unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacidad y competencia para contribuir en cierta medida a su logro. En concreto con los objetivos: 

- ODS 7: Energía asequible y no contaminante. Atendiendo a las metas, se fomenta el cumplimiento de la meta  7.3. "De aquí a 2030, duplicar la tasa mundial de mejora de la eficiencia energética", aportando información sobre aceros y aleaciones con menor consumo energético y emisiones de CO2 en su proceso de generación. Se aportará información sobre el posible uso de materiales reciclados y sobre el proceso de reciclaje de los materiales disponibles. Se analizarán las uniones con mejor ciclo de vida.

- ODS 9: Industria, innovación e infraestructuras. Se fomenta el cumplimiento de dos metas:

9.1 "Desarrollar infraestructuras fiables, sostenibles, resilientes y de calidad,..." se aportarán parámetros de diseño estructurales que permitan construir estructuras con la mínima cantidad de material posible, gracias a la eficiencia del diseño. Si unimos este factor a la utilización de materiales no contaminantes, reciclados y reciclables mencionados en la meta 7.3, el alumno será capaz de calcular y ejecutar estructuras no solo fiables, resilientes y de calidad, sino también sostenibles.

9.4 "De aquí a 2030, modernizar la infraestructura y reconvertir las industrias para que sean sostenibles, utilizando los recursos con mayor eficacia y promoviendo la adopción de tecnologías y procesos industriales limpios y ambientalmente racionales, y logrando que todos los países tomen medidas de acuerdo con sus capacidades respectivas". Su cumplimiento se fortalece con el objetivo indicado en la meta 7.3, íntimamente relacionados.

- ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles. En concreto con el desarrollo de la asignatura se favorece la meta 11.6: "de aquí a 2030, reducir el impacto ambiental negativo per cápita de las ciudades, incluso prestando especial atención a la calidad del aire y la gestión de los desechos municipales y de otro tipo", atendiendo al reciclaje y a diseños que fomenten la utilización de menos materiales contaminantes y por tanto menos residuos.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura forma  parte de la especialidad de Estructuras y Materiales de IOI, y junto con Estructuras Metálicas y Cálculo de Estructuras conforma la materia: Estructuras y Materiales. Se trata de una asignatura dual fundamental en la formación del Arma de Ingenieros, de los Cuerpos Generales del Ejército  de Tierra. Previamente se ha estudiado la asignatura de Resistencia de Materiales, que asienta las bases necesarias para comprender las ecuaciones que definen la respuesta frente a solicitaciones de las estructuras. Se apoya en los conocimientos adquiridos en las asignaturas de Procedimientos Generales de Construcción I y Materiales de Construcción del Plan de Formación Militar de la Especialidad Fundamental de Ingenieros.

Es una de las posibles extensiones de la asignatura Cálculo de Estructuras.

Esta asignatura contribuye a la formación de los Oficiales del Ejército de Tierra, aportando conocimientos acerca del comportamiento del acero estructural que le permitirán encontrar y evaluar soluciones a problemas reales relacionados con  estructuras metálicas, principalmente utilizadas para la ejecución de puentes y estructuras de apoyo a la movilidad, que necesitan  los Oficiales del Ejército de Tierra para desempeñar su misión, y contribuir con ello a la construcción e infraestructuras fiables y sostenibles.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Para  poder abordar el estudio de la asignatura debe contarse con conocimientos  previos  de ciencia de materiales  (propiedades y comportamiento del acero, curva tensión-deformación etc.),  mecánica (Estática, cálculo de reacciones), resistencia de materiales  (Esfuerzos,  relación entre tensiones y deformaciones). También es necesario cierto dominio del cálculo diferencial  e integral,  resolución de sistemas de ecuaciones  y soltura en el manejo de matrices. Sería deseable haber cursado anteriormente la asignatura “Cálculo de Estructuras”.

Resulta imprescindible la asistencia a clase,  el estudio diario y  la realización de los ejercicios que se propongan.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

  1. Planificar, presupuestar, organizar, dirigir y controlar tareas, personas y recursos (C2). 
  2. Resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico (C4).
  3. Comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en Castellano (C6).
  4. Trabajar en un grupo multidisciplinar y en un entorno multilingüe (C9)
  5. Aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo (C11).
  6. Adquirir la capacitación necesaria para afrontar el cálculo de estructuras arquitectónicas elementales (C60).
  7. Conocimiento de las bases teóricas y tecnológicas para proyectar y calcular estructuras metálicas (C66)

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

- Definir cualitativamente los mecanismos de respuesta resistente que se producen en elementos de estructura metálica.

- Proyectar y ejecutar estructuras de estructura metálica según la normativa española.

- Describir de forma básica el comportamiento de estructuras de estructura metálicas.

- Describir de forma general las características de otros tipos de aleaciones especiales y sus aplicaciones.

- Aplicar correctamente los modelos teóricos estructurales al análisis de problemas reales.

- Utilizar con rigor y agilidad los diferentes modelos y metodologías de análisis estructural para aplicarlos a su futuro ejercicio profesional.

Los alumnos serán capaces de aplicar en su futuro profesional todos estos resultados de aprendizaje dentro de parámetros de sostenibilidad, fomentando la reducción del uso de materiales en base a un buen diseño, así como el uso de materiales menos contaminantes, en línea con el cumplimiento de los ODS de la asignatura.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje forman parte de las competencias que debe adquirir el alumno como parte de su formación en la especialidad fundamental Ingenieros. Proporcionan un conocimiento del comportamiento de las estructuras metálicas,  presentes como  elemento resistente sustentando cualquier tipo de máquina, puente, edificio, instalación, etc. Ayudarán al futuro oficial de Ingenieros a solucionar problemas que puedan presentarse en su futuro profesional mediante el empleo de elementos metálicos.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

PRIMERA CONVOCATORIA:

Evaluación continua. El estudiante podrá superar el total de la asignatura por el procedimiento de evaluación continua. Para ello deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante la superación de los instrumentos de evaluación que se indican a continuación:

  • 2 Pruebas escritas durante el cuatrimestre sobre aspectos teórico-práctico, basadas en resolución de problemas. Su peso total  en la nota final es de un 50%.
  • Exposición en clase del análisis de una estructura existente, en el que se indiquen los mecanismos de transmisión y la distribución de cargas. Su peso total en la nota final es de un 10%.
  • Trabajo por parejas de diseño de una nave metálica. Su peso total en la nota final es de un 10%.
  • Trabajo final de las prácticas por parejas, consistente en el cálculo de la estructura de la nave diseñada anteriormente con el programa de CYPE Ingenieros. Deberá presentarse según las especificaciones del Código Técnico de la Edificación.  su peso total en la nota final es de un 25%.
  • Exposición y defensa de los resultados de las prácticas en inglés y breve informe del trabajo. su peso total en la nota final es de un 5%.

La calificación final de evaluación continua (100%) se calculará según el peso específico de cada prueba de evaluación continua. La nota mínima de la evaluación de cada una de las pruebas teóricas, trabajos y de las prácticas deberá ser de 3,5 para mediar en la evaluación continua. Para superar la asignatura, el alumno deberá obtener una nota final mayor o igual a 5.

Se indicará en cada prueba el valor de cada apartado y la forma de corrección. 

Se tendrá en consideración la evolución de la adquisición de conocimientos a lo largo del curso, así como la participación activa en clase y la calidad de las exposiciones y trabajos.

Prueba global. Los alumnos que no superen la asignatura por evaluación continua o que quisieran mejorar su calificación, tendrán derecho a presentarse a la Prueba global fijada en el calendario académico, prevaleciendo, en cualquier caso, la mejor de las calificaciones obtenidas. Esta prueba global tendrá un peso del 100% en la nota final. Consistirá en el cálculo de un pilar, una viga y una unión de un pórtico de una estructura metálica. Para superar la asignatura, el alumno deberá obtener una nota final mayor o igual a 5.

SEGUNDA CONVOCATORIA:

Prueba global: Los estudiantes que no superen la asignatura en la primera convocatoria podrán presentarse a una Prueba global fijada en el calendario académico para la segunda convocatoria. Consistirá en el cálculo de un pilar, una viga y una unión de un pórtico de una estructura metálica. Tendrá un peso del 100%. Para superar la asignatura, el alumno deberá obtener una nota final mayor o igual a 5.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El planteamiento, metodología y evaluación de esta guía está preparado para ser el mismo en cualquier escenario de docencia. Se ajustarán a las condiciones socio-sanitarias de cada momento, así como a las indicaciones dadas por las autoridades competentes.

Se trata de un proceso de aprendizaje continuado, en el que el alumno juega un papel participativo muy importante.

Para ello se utilizan diferentes metodologías que se alternan a lo largo del curso y se complementan entre sí: clases de teoría participativas, clases de resolución problemas, resolución de problemas de forma cooperativa con aula invertida, prácticas de ordenador basadas en el aprendizaje por proyectos, exposiciones orales. Se fomenta la participación del alumno en su propia formación.

4.2. Actividades de aprendizaje

 Las actividades utilizadas serán:

  1. Clases de teoría participativas. Exposición de los conceptos y desarrollos teóricos de la asignatura, acompañados siempre de ejemplos reales relacionados con su entorno cercano, que ayuden a la comprensión de los mismos. El alumno participará del razonamiento y deducción de los mismos, para afianzar el aprendizaje de una forma teórico-práctica. Se mostrarán fotografías de seguimiento de distintas obras para que el alumno visualice el proceso completo de construcción.
  2. Aprendizaje basado en la resolución de problemas: Se estudiarán diferentes diseños de sección y armado de diversos elementos resistentes, con el cálculo completo de los mismos, explicando el proceso de cálculo y el razonamiento seguido en las decisiones tomadas. El alumno aprenderá a resolver de principio a fin las principales tipologías estructurales que encontrará en su actividad profesional.
  3. Resolución de problemas cooperativa y aula invertida: se dividirá en aula en grupos de alumnos y por grupos irán resolviendo por partes un problema, con el apoyo del profesor. Cada grupo saldrá a explicar la resolución de una de las partes, según en clase se vaya avanzando en la resolución de dicho problema.
  4. Prácticas de ordenador. Aprendizaje basado en proyectos: Se enseñará al alumno el manejo de uno de los programas de cálculo de estructuras más habitual en el campo de la ingeniería: CYPE estructuras, utilizado además en las unidades de ingenieros del Ejército de Tierra. A lo largo de diversas sesiones prácticas de ordenador, introducirá una nave diseñada previamente, y aprenderá a calcular y optimizar la estructura. Podrá sacar los planos, presupuesto y memoria del proyecto. 
  5. Exposiciones orales:  El alumno realizará dos exposiciones orales de 10 minutos. Uno explicando el funcionamiento de una estructura existente y otro sobre los resultados de su trabajo final de prácticas en inglés.
  6. Plataforma interactiva moodle: Se fomentará que el alumno vaya poniendo vídeos, fotografías y datos interesantes sobre los temas que se tratan en clase, para compartir con todos los compañeros. Se crean foros de discusión y debate para resolución de dudas.
  7. Tutorías en las que se ayuda al estudiante a resolver las dudas suscitadas durante el aprendizaje.

4.3. Programa

El programa de clases teóricas se centrará en el Documento  Básico Seguridad Estructural-Acero, del Código Técnico de la Edificación, y necesitará de los conocimientos obtenidos en la asignatura Cálculo de Estructuras. Desarrollará los siguientes apartados: 

  1. Principales mecanismos de respuesta estructural de estructuras metálicas. Sección activa, vector activo y forma activa. Parámetros de diseño  
  2. Proceso constructivo de estructuras metálicas.
  3. Bases de cálculo.
  4. Seguridad estructural.
  5. Resistencia de las secciones.
  6. Resistencia de las barras.
  7. Uniones.
  8. Ciclo de vida de las estructuras

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

El calendario de las clases presenciales de teoría y problemas, así como las sesiones de prácticas de ordenador, tendrán el horario establecido en su página web. Las entregas de trabajos y las pruebas parciales se mostrarán al alumno al inicio del curso en la presentación de la asignatura, para que planifique sus horas de estudio. El calendario estará disponible en moodle durante todo el curso. 

En la web oficial se encuentran los horarios de clase y exámenes. Dentro de las horas adscritas a la asignatura se encuentran los horarios de prácticas, que serán relacionados en detalle durante el transcurso de la asignatura. 

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=30154