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Academic Year/course: 2023/24

423 - Bachelor's Degree in Civil Engineering

28707 - Mechanics


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
28707 - Mechanics
Faculty / School:
175 - Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia
Degree:
423 - Bachelor's Degree in Civil Engineering
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject type:
Basic Education
Module:
---

1. General information

This subject studies the mechanics of rigid bodies and is centered on statics, which studies bodies at rest. Mechanics is the science that describes and predicts the conditions of rest and motion of bodies under the action of forces, being a physical science base of most of the sciences of Engineering and Architecture, and prerequisite essential for other subjects. Its purpose is to explain and predict the physical phenomena underlying the equilibrium conditions of structures and to lay the foundations for its application in Architecture and Engineering.

These approaches and objectives are aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) of the 2030 Agenda of United Nations (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) and certain specific targets, such that the acquisition of the learning results of the subject will contribute to some extent to the achievement of targets 9.1, 9.4, 9.5, 9.a and 9.b of Goal 9.

Mechanics entails a series of difficulties and objectives that only work and progress based on previously elaborated knowledge can overcome. This is why students should start the subject with a series of knowledge and tools well established during the first semester of the first year of this degree. In order to successfully take this subject students must have a good knowledge of "Physics I: General Mechanics" and "Mathematics Applied to Building I", both taught during the first semester of the first year of this degree.

2. Learning results

  • Mastery and understanding of the fundamental concepts of structural statics applied to the theory of structures and beams.
  • Demonstrate the ability to analyze, hypothesize, and apply concepts to resolve issues related to the theory of structures and beams.
  • Ability to calculate stresses, reactions and forces acting on particles and rigid bodies in equilibrium.
  • Make decisions taking into account the different technical issues involved.
  • Demonstrate ability to solve structures by the methods of nodes and sections.
  • Demonstrate computational skills in solving problems of reactions and stresses in beams and cables.
  • Understanding and ability to calculate the different types of quantities involved in the problems of elasticity and structures .

3. Syllabus

1. -Mechanics: basic concepts and principles governing it. Systems of Units of Measurement: the International System and the English system, other systems of units. Uses of SI multiples and submultiples, significant figures, rounding and dimensional analysis. Error propagation. The Greek alphabet.

2. -Particle statics: Concepts of particle and extended body. Equilibrium conditions of a particle. Principles of Dynamics. Resultant force. Forces in the plane and space (Vector Statics).

3. -Systems of forces and moments: Concept of Momentum of a force with respect to a point. Moment of a force with respect to an axis. Moment of a pair of forces. Pair composition. Resultant of a system of forces. The simplest resultant of a system of forces. Different cases and torsor.

4. -Equilibrium and reactions, friction: Degrees of freedom. Links or ligatures. Equilibrium conditions of extensive bodies . Calculation of reactions. Determinacy, indeterminacy and static instability. Problems of friction. Imminent rollover and wedges.

5. -Centroids and center of gravity, distributed forces: Distributed forces. Centroids. Pappus and Guldin theorem. Forces on submerged surfaces.

6. -Analysis of planar structures: Introduction to Structures. Articulated structures or trusses. Method of the knots. Method of sections. Analysis of composite reinforcement. Complex armors. Frames and machines.

7. -Beams and cables: Introduction to Beams and Cables. Shear force and bending moment. Shear force diagrams and of bending moment. Isostatic and hyperstatic beams. Cables and suspension bridges. Catenary (application of the Bolzáno's method in the solution of transcendental hyperbolic equations).

8. -Moment of Inertia of areas: Moment of inertia of body area. Determination of the moment of inertia of area by integration. Polar moment of inertia. Parallel axes theorem. Moment of inertia of composite areas.Area inertia product. Main axes of inertia. Mohr's circle.

9.  -Elasticity: Concept. Shear stress and normal stress. Safety factor. Unit deformation. Diagrams of stress-strain diagrams. Fatigue. Tensile or compressive elasticity. Thermal deformation. Poisson's ratio.Multiaxial load and generalized Hooke's law. Volume elasticity. Volumetric modulus. Shearing or shearing.

Stress-strain relationship for fiber composite materials. Torsional elasticity (shear stress and angle of rotation). Torsional elasticity of non-circular elements and non-thin-walled hollow shafts. Elasticity by bending (neutral axis, unit strain, normal stress, elastic modulus of the section, radius of curvature, equation of the elastic curve and particle cases). Use of profile table for its application in the calculation of normal stress.

General applications of Elasticity to Structural Analysis problems.

4. Academic activities

Group of proposed activities:

  • Theory classes (2 ECTS: 20 h): presentation of objectives and contents. Development of Physics Theories and interpretation of equations (formulas) and their implications. Use of basic didactic resources such as the blackboard and complements with slides and other technological means. The active participation of the studentwill be encouraged through questions and short exercises.
  • Problem classes (2 ECTS: 20 h): approach and resolution of theoretical and practical questions with different levels of difficulty, in increasing order to facilitate the assimilation and familiarization with formulas, magnitudes, approximations and calculation methods. The active participation of the students will be encouraged by proposing them to solve the selected problems on the blackboardthemselves.
  • Laboratory practices (1.75 ECTS: 17.5 h): approach and development of experimental activities based on experiments proposed and described in practice guides. Preparation of technical reports including objectives, methodology and experimental devices used, data processing and analysis of the results obtained.
  • Seminar classes (0.25 ECTS: 2.5 h): lectures and laboratory activities given by professors from other subjects of the course with the aim of introducing students to the different applications of structural statics in Architecture and Engineering.
  • Tutorials: individualized, with personalized attention from the teacher. An attempt will be made to offer an appropriate timetable to students and its use will be encouraged on a continuous basis throughout the subject (and not only on the eve of exams). Resolution of some complex problems proposed and clarification of doubts.
  • Autonomous work and study (90 hours):

Study and understanding of the theory of the lectures.understanding and assimilation of the practical problems developed in class.

Preparation of the proposed problems and assignments.

Preparation of laboratory sessions and preparation of reports.

Preparation of written tests.

  • Examinations: All proposed exams will be written and will take place within the time frame of the theory and problem sessions.

5. Assessment system

There will be two types of evaluation: the Continuous Assessment and the Final Global Assessment.

The Continuous Assessment will be composed of 3 partial test to be held throughout the academic year, which will be comprised of only 3 thematic units each each one; while, the Final Global Assessment is the Call Examination set by the center .

Students will be able to pass the subject by Continuous Assessment if they obtain an average of 5.0 or higher in the 3 midterm exams taken and have completed, analyzed and handed in all the corresponding reports  to the laboratory practices  carried out during the respective development of the subject.


Curso Académico: 2023/24

423 - Graduado en Ingeniería Civil

28707 - Mecánica


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
28707 - Mecánica
Centro académico:
175 - Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia
Titulación:
423 - Graduado en Ingeniería Civil
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Formación básica
Materia:
Física

1. Información básica de la asignatura

En esta asignatura se estudia la Mecánica de cuerpos rígidos y está centrada en la Estática, la cual estudia a los cuerpos en reposo. La Mecánica es la ciencia que describe y predice las condiciones de reposo y movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas, siendo una ciencia física base de la mayoría de las ciencias de la Ingeniería y la Arquitectura, y requisito imprescindible para las demás asignaturas. Su propósito es explicar y predecir los fenómenos físicos subyacentes a las condiciones de equilibrio de las estructuras y sentar las bases para aplicarla en la Arquitectura y la Ingeniería.
Estos planteamientos y objetivos están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura contribuirán en cierta medida al logro de las metas 9.1, 9.4, 9.5, 9.a y 9.b del Objetivo 9.

La Mecánica conlleva una serie de dificultades y objetivos que solo el trabajo y el progreso en base a conocimientos previamente elaborados permiten superarlas. Es por esto que el alumnado debe comenzar la asignatura con una serie de conocimientos y herramientas bien asentados durante el primer semestre del primer curso de este grado. Para cursar esta asignatura con éxito y aprovechamiento los estudiantes deberán poseer conocimientos de "Física I: Mecánica General" y de "Matemáticas Aplicadas a la Edificación I", ambas impartidas durante el primer semestre del primer curso de este grado.

2. Resultados de aprendizaje

  • Demostrar dominio y compresión de los conceptos fundamentales de la estática estructural aplicados a la teoría de estructuras y vigas.
  • Demostrar capacidad de análisis, planteamiento de hipótesis, y de aplicación de conceptos para la resolución de cuestiones relacionadas a la teoría de estructuras y vigas.
  • Demostrar capacidad de cálculo de tensiones, reacciones y fuerzas que actúan sobre partículas y cuerpos rígidos en equilibrio.
  • Tomar decisiones teniendo en cuenta las distintas cuestiones técnicas involucradas.
  • Demostrar capacidad de resolución de estructuras por los métodos de los nudos y las secciones.
  • Demostrar capacidad de cálculo en la resolución de problemas de reacciones y tensiones en vigas y cables.
  • Demostrar comprensión y capacidad de cálculo de los distintos tipos de magnitudes involucradas en los problemas de elasticidad y estructuras.

3. Programa de la asignatura

  1. Mecánica: conceptos básicos y principios que la rigen. Sistemas de Unidades de Medida: el Sistema Internacional y el Sistema Inglés, otros sistemas de unidades. Usos de los múltiplos y submúltiplos del SI, cifras significativas, redondeo y análisis dimensional. Propagación de errores. El alfabeto griego.
  2. Estática de partículas: Conceptos de Partícula y cuerpo extenso. Condiciones de equilibrio de una partícula. Principios de la Dinámica. Fuerza resultante. Fuerzas en el plano y el espacio (Estática Vectorial).
  3. Sistemas de fuerzas y momentos: Concepto de Momento de una fuerza respecto a un punto. Momento de una fuerza respecto a un eje. Momento de un par de fuerzas. Composición de pares. Resultante de un sistema de fuerzas. La resultante más simple de un sistema de fuerzas. Distintos casos y el torsor.
  4. Equilibrio y reacciones, rozamiento: Grados de libertad. Enlaces o ligaduras. Condiciones de Equilibrio de cuerpos extensos. Cálculo de las reacciones. Determinación, indeterminación e inestabilidad estática. Problemas de rozamiento. Vuelco inminente y Cuñas.
  5. Centroides y centro de gravedad, fuerzas distribuídas: Fuerzas distribuidas. Centroides. Teorema de Pappus y Guldin. Fuerzas sobre superficies sumergidas.
  6. Análisis de estructuras planas: Introducción a las Estructuras. Estructuras articuladas o armaduras. Método de los nudos. Método de las secciones. Análisis de armaduras compuestas. Armaduras complejas. Entramados y máquinas.
  7. Vigas y cables: Introducción a las Vigas y Cables. Fuerza cortante y momento flector. Diagramas de fuerza cortante y de Momento flector. Vigas isostáticas e hiperestáticas. Cables y puentes colgantes. La Catenaria (aplicación del Método de Bolzáno en la resolución de ecuaciones hiperbólicas trascendentales).
  8. Momento de Inercia de áreas: Momento de inercia de área de cuerpos. Determinación del momento de inercia de área por integración. Momento polar de inercia. Teorema de los ejes paralelos. Momento de inercia de áreas compuestas. Producto de inercia de áreas. Ejes principales de inercia. Círculo de Mohr.
  9. Elasticidad: Concepto. Esfuerzo cortante y esfuerzo normal. Factor de Seguridad. Deformación unitaria. Diagramas de esfuerzo-deformación. Fatiga. Elasticidad por tracción o compresión. Deformación Térmica. Relación de Poisson. Carga Multiaxial y ley generalizada de Hooke. Elasticidad de volumen. Módulo volumétrico. Cortadura o cizalladura. Relación esfuerzo-deformación para materiales compuestos con fibras. Elasticidad por torsión (esfuerzo cortante y ángulo de giro). Elasticidad por torsión de elementos no circulares y ejes huecos de pared no delgada. Elasticidad por flexión (eje neutro, deformación unitaria, esfuerzo normal, módulo elástico de la sección, radio de curvatura, ecuación de la curva elástica y casos partículares). Uso de tabla de perfiles para su aplicación en el cálculo del esfuerzo normal. Aplicaciones generales de la Elasticidad a problemas de Análisis de Estructuras.

4. Actividades académicas

Grupo de actividades propuestas:

  • Clases de teoría (2 ECTS: 20 h): exposición de objetivos y contenidos. Desarrollo de Teorías de Física e interpretación de las ecuaciones (fórmulas) y sus implicaciones. Utilización de recursos didácticos básicos como la pizarra y complementos con diapositivas y otros medios tecnológicos. Se fomentará la participación activa del estudiante planteándoles cuestiones y ejercicios breves.
  • Clases de problemas (2 ECTS: 20 h): planteamiento y resolución de cuestiones teórico-prácticas con distintos niveles de dificultad, en orden creciente para facilitar la asimilación y familiarización con fórmulas, magnitudes, aproximaciones y métodos de cálculo. Se fomentará la participación activa del estudiante proponiéndoles que sean ellos mismos quienes resuelvan los problemas seleccionados en la pizarra.
  • Prácticas de laboratorio (1.75 ECTS: 17.5 h): planteamiento y desarrollo de actividades experimentales basados
    en experimentos propuestos y descritos en guías de prácticas. Elaboración de informes técnicos que incluyan los objetivos, metodología y dispositivos experimentales utilizados, tratamiento de datos y análisis de los resultados obtenidos.
  • Clases de Seminario (0.25 ECTS: 2.5 h): actividades de clases magistrales y laboratorio impartidas por profesores de otras asignaturas de la carrera con el objetivo de presentar a los estudiantes las distintas aplicaciones de la estática estructural en la Arquitectura e Ingeniería.
  • Tutorías: individualizadas dando atención personalizada por parte del docente. Se tratará de ofrecer un horario adecuado a los estudiantes y se fomentará su uso de forma continuada a lo largo del curso (y no sólo en vísperas de examen). Resolución de algunos problemas complejos propuestos y aclaración de dudas.
  • Trabajo autónomo y estudio (90 horas):
    Estudio y comprensión de la teoría de las clases magistrales.Comprensión y asimilación de los problemas prácticos desarrollados en clase.
    Preparación de los problemas y trabajos propuestos.
    Preparación de las sesiones de laboratorio y elaboración de informes.
    Preparación de las pruebas escritas.
  • Exámenes: Todos los exámenes propuestos serán escritos y se realizarán dentro de la temporalización de las sesiones teóricas y de problemas.

5. Sistema de evaluación

Se realizarán dos tipos de evaluación: la Evaluación Continua y la Evaluación Global Final.

La Evaluación Continua estará compuesta por 3 exámenes parciales que se realizarán a lo largo del curso lectivo, los cuales sólo estarán comprendidos por 3 unidades temáticas cada una ellos; mientras que, la Evaluación Global Final es el Examen de Convocatoria fijada por el centro.

Los estudiantes podrán aprobar la asignatura por Evaluación Continua si obtienen un promedio de 5.0 o mayor en el conjunto de los 3 exámenes parciales realizados y han realizado, analizado y entregado todos los informes correspondientes a las prácticas de laboratorio realizadas durante el desarrollo respectivo de la asignatura.

Aquellos estudiantes que no han logrado superar la asignatura por el método de Evaluación Continua deberán presentarse a las Convocatorias Ordinarias y Extraordinaria de Evaluación Global Final vigentes y deberán obtener como mínimo un 5.0 de calificación para aprobar la asignatura, estando el examen versado sobre todo el contenido estudiado en la asignatura en el presente curso lectivo.

Además, para aprobar la asignatura por cualquier método de evaluación se deberá haber realizado las prácticas de laboratorio.