Dimensionado
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Descripción del curso
REQUISITOS Y CONOCIMIENTOS PREVIOS RECOMENDADOS
El estudio de la asignatura puede exigir de tres a seis horas semanales de trabajo personal. El guión de las clases incluye el listado de los documentos que el estudiante debe tener disponibles en cada una. No se aconseja cursar esta asignatura mientras no se tengan conocimientos suficientes de las asignaturas Mecánica de Sólidos; Análisis de Estructuras y Construcción, obra gruesa.
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ASIGNATURA
La asignatura de dimensionado trata de suministrar la formación necesaria para saber determinar las secciones resistentes de los elementos típicos de una obra de arquitectura. Para analizar estructuralmente algo, antes debe estar definido, tarea que debe hacerse sin contar con el análisis, algo típico en todo proceso de proyecto, y que en general procede por ciclos de conjetura, análisis y modificación.
Dimensionado usa la herramienta de análisis para deducir el rango de valores de cualquiera de las variables implicadas, operando en cualquier orden y el contexto de conocimiento o desconocimiento de cualquiera de los demás datos. Utiliza con preferencia el camino de pasar de resistencias de material a capacidades resistentes de estructura, método conocido como cálculo por capacidad, o plástico, que intenta obtener lo que da de sí un cierto dimensionado.
Se calcula como medio para tomar decisiones, para dotar a cada elemento de no más de lo imprescindible; el cálculo también debe ser el mínimo imprescindible. Pero aun ahorrando cálculos, el dimensionado, previo a un análisis metódico, exige muchos miles de operaciones, que interesa que sean las menos posibles, en el mejor orden posible y con la menor precisión que se pueda. En general los números se destinan a corroborar algo que ya se suponía o se barruntaba; si no sabes de antemano lo que va a salir, más vale no calcular.
OBJETIVOS: CONOCIMIENTOS Y CAPACIDADES
La asignatura de dimensionado trata de suministrar la formación necesaria para saber determinar las secciones resistentes de los elementos típicos de una obra de arquitectura. Para analizar estructuralmente algo, antes debe estar definido, tarea que debe hacerse sin contar con el análisis, algo típico de todo proceso de proyecto, y que en general procede por ciclos de conjetura, análisis y modificación.
El cálculo de estructuras como tal no existe; no hay un proceso numérico que concluya cómo debe ser la estructura. En el mejor de los casos lo que se denomina cálculo de la estructura apenas obtiene el último de los detalles; lo demás debe haber sido decidido antes; en los más sólo sirve para comprobar. Así como no se puede delinear lo que no está proyectado –aunque para ello hace falta hacer dibujos-, tampoco se puede calcular lo que no está dimensionado –y para ello hacen falta cálculos-.
Dimensionado usa la herramienta de análisis para deducir el rango de valores de cualquiera de las variables implicadas, operando en cualquier orden y el contexto de conocimiento o desconocimiento de cualquiera de los demás datos. Utiliza con preferencia el camino de pasar de resistencias de material a capacidades resistentes de estructura –método conocido como cálculo por capacidad, o plástico, que intenta obtener lo que da de sí un cierto dimensionado-, más que el método de análisis canónico, que formula principalmente el paso de cargas a solicitaciones.
En el problema estructural los datos son los geométricos globales, luces y distancias, y la respuesta es de nuevo geométrica: qué sección o dimensiones debe tener cada elemento, de manera que no salirse del ámbito geométrico puede ser rentable. Por mucho que la calculadora –o el ordenador- sea importante, las herramientas básicas de este campo son las de dibujo.
En cada fase del proceso, siempre provisional, hasta que todo coincida, los datos son conocidos de manera burda, de manera que los resultados son siempre aproximados. En Dimensionado hay que proceder con rigor conceptual, pero no se puede aspirar a mucha precisión; los valores de partida siempre provisionales, se conocen de forma vaga. En las fases iniciales, como a todo lo que se aspira en cada cálculo es a confirmar o cambiar una decisión, basta la precisión de tanteo. En los finales, en los que la respuesta es discreta, por ejemplo, cuatro o cinco redondos, tampoco hace falta precisión. El rigor es insoslayable; la precisión es importante, pero no interesa.
Buena parte de la información correspondiente a esta asignatura es de corte convencional, heurístico, o de justificación meramente experimental. Es amplia información pactada, no fácilmente explicable ni argumentable, conocida como las normas, en continua revisión, supone un reto para el aprendizaje de la asignatura. El estudiante tendrá que acostumbrarse a que la remisión a cualquier documento escrito tenga siempre reparos de coherencia con otros o de obsolescencia.
La estructura no existe; lo que hay es lo estructural. Estudiar y dimensionar estructuralmente un edificio consiste en tenerlo en cuenta todo a un tiempo, no sólo lo que se entiende por la estructura. En un edificio todo aporta un papel estructural, unas veces resistente, otras meramente rígido y otras crucial para la estabilidad del conjunto, y siempre peso. Lo importante de la asignatura es la capacidad para leer lo estructural de una obra de arquitectura. Abarca lo básico de las soluciones de acero, madera, ladrillo y hormigón, tomando como pretexto obras sencillas.
Se calcula como medio para tomar decisiones, para dotar a cada elemento de no más de lo imprescindible; el cálculo también debe ser el mínimo imprescindible. Pero aun ahorrando cálculos, el dimensionado, previo a un análisis metódico, exige muchos miles de operaciones, que interesa que sean las menos posibles, en el mejor orden posible y con la menor precisión que se pueda. En general los números se destinan a corroborar algo que ya se suponía o se barruntaba; si no sabes de antemano lo que va a salir, más vale no calcular.
ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN O TAREAS PRÁCTICAS
El estudio de la asignatura puede exigir de tres a seis horas semanales de trabajo personal. El guión de las clases incluye el listado de los documentos que el estudiante debe tener disponibles en cada una, suponiéndose que los ha leído antes de la clase.
No se aconseja cursar esta asignatura mientras no se haya aprobado 290.Mecánica de Sólidos; 380.Análisis de Estructuras y 430.Construcción, obra gruesa.
En la fecha que fija la Escuela (8 al 19 de enero) tendrá lugar el examen final, que constará de un número entre diez y veinte preguntas cortas, numéricas, de elección o de cálculo con delineado de la solución, del tipo de los realizados en el curso, sin poder consultar libros ni apuntes. Cada pregunta puntúa según su dificultad y las preguntas no contestadas puntúan negativamente.
- Para aprobar hay que:
- obtener un mínimo de 5 puntos sobre 10 en la media de los exámenes parciales de las semanas 7ª y 15ª y haber seguido el curso con aprovechamiento, lo que significa haber realizado la mayoría de los ejercicios (ponderando cada uno con la raíz cuadrada de su número).
- si se ha seguido el curso, pero sin el aprovechamiento citado, deberá obtenerse en el examen final una puntuación mínima de 6 puntos sobre 10.
- si no se ha seguido el curso, deberá obtenerse en el examen final una puntuación de 7 puntos sobre 10.
En todos los ejercicios se puntuará desfavorablemente utilizar decimales no pedidos o más cifras significativas de las que se indiquen.
Las anteriores reglas son suficientes para aprobar; no necesarias. El tribunal podrá, a su juicio, compensar la deficiencia de alguna calificación con el exceso sobreabundante de otra. Se espera que un estudiante que siga el desarrollo del curso, apruebe. El semestre pasado aprobó por parciales el 80% de los estudiantes matriculados que siguieron el curso.
MATERIAL DE TRABAJO
El material básico es lápiz fino, reglas, escuadras y escalas.
Para seguir la clase y hacer las prácticas es conveniente disponer de una calculadora que controle bien los decimales. No es imprescindible que sea programable, ni que maneje matrices, aunque interesa que tenga raíz cuadrada y funciones trigonométricas. En general suele ser preferible una del tipo RPN (con “Enter”) a una algebraica (con =). No es aconsejable por ahora el uso de ordenadores con programas de cálculo de estructuras al uso.
Programa
- Modelos de estructura / Análisis y cálculo
- Acciones, materiales / Elementos de una estructura
- Vigas de acero
- Flexión en hormigón / Vigas de madera
- Vigas de hormigón / Despiece de armadura
- Compresión en acero / Nudos de acero
- Arriostramiento, soportes de acero
- Soportes de fábrica / Estructuras de muros
- Soportes de edificios
- Soportes y nudos de hormigón
- Cimientos
- Losas, forjados bidireccionales
- Forjados unidireccionales
- Plantas de edificios / Detalles de plantas
- Zancas, tejados y rampas
Lectura obligatoria
Como libros es recomendable haber ojeado al menos:
General
- LO-B-001. J.E. Gordon. Structures or why things don’t fall down. 1978. Penguin Books.
- LO-B-002. M. Salvadori y R. Heller. Estructuras para arquitectos. 1987. CP67 (Buenos Aires).
- LO-B-003. E. Torroja. Razón y ser de los tipos estructurales.
- LO-B-004. Derek Seward. Understanding structures. 1994. MacMillan Press.
- LO-B-005. H. Werner Rosenthal. La estructura. 1975. Blume.
- LO-B-006. Heinrich Engel. Sistemas de Estructuras. 1979. Blume.
Estructuras
- LO-B-007. R. Argüelles. Cálculo de Estructuras. 1981. ETS de Montes.
- LO-B-008. M.Salvadori y M.Levy. Diseño estructural en arquitectura. 1970. CECSA (Mécico).
- LO-B-009. A. Arangoá. Elasticidad. 1974. I.G.C.
- LO-B-010. W.A. Nash. Resistencia de materiales. 1969. Compendios Schaum. McGraw Hill.
- LO-B-011. Thimoshenko. Teoría de las estructuras. 1945. Espasa Calpe.
Fábricas
- LO-B-012. S. Mastrodicasa. Disesti statici delle structure edilizie. 1974. Hoepli (Milán).
- LO-B-013. Jacques Heyman. Estructuras de Fábrica. 1995. Instituto Juan de Herrera.
Madera
- LO-B-014. R. Argüelles y F Arriaga. Diseño y cálculo de estructuras de madera. 1996. AITIM.
Acero
- LO-B-015. Lynn S. Beedle. Diseño Plástico de Marcos de Acero. 1970. CECSA (Mécico).
- LO-B-016. Prontuario Ensidesa.
- LO-B-017. R. Argüelles. La estructura metálica hoy. 1970. Interciencia.
- LO-B-018. Zignoli. Construcciones metálicas.
Hormigón
- LO-B-019. Fritz Leonhardt. Estructuras de hormigón armado. 1988. El Ateneo (Buenos Aires).
- LO-B-020. Montoya, Messeguer, Morán. Hormigón armado. 13ª edición. 1991. Gustavo Gilí.
- LO-B-021. M.P. Nielsen. Limit Analysis and Concrete Plasticity. 1984. Prentice Hall.
- LO-B-022. C. Kersten. Construcciones de hormigón armado. 1942. Gustavo Gilí (Barcelona).
Mixtas
- LO-B-023. R.Taylor. Composite Reinforced Concrete. 1979. Thomas Telford Limited (London).
- LO-B-024. José L. de Miguel. Estructuras mixtas. 1988. UNED.
Como manuales se recomienda el general de Lahuerta.
Para algunos propósitos son interesantes las NTE de pórticos, zapatas, soportes, vigas y forjados.
Es conveniente tener acceso directo a ejemplares del Código Técnico de la Edificación (CTE) y sus Documentos de Aplicación a Vivienda (DAV) y las normas de hormigón armado (EHE) y forjados (EF-96 y EFHE 2002).
Como ayuda al aprendizaje y práctica, hay disponible un variopinto conjunto de documentos, editado por la Escuela (que se pueden adquirir en fotocopias o en la librería) en un TOMO, y que contiene:
- Básico
- Estructuras en arquitectura. Materiales. Modelos. Vigas Cortante. Vigas de acero.
- Compresión. Armado. Acciones en edificios. Forjados de edificios. Losas.
- Complementos
- Elementos. Torsión. Flexión. Flecha. Pandeo. Vigas continuas. Pórticos. Forjado plano. Muros. Hormigón armado. Modelos de planos.
- Miscelánea
- Glosario. Vademecum.
- Supersticiones. Perversas. Preguntas estructurales. Anclaje. Cinco problemas de pandeo. Uniones en acero. Forjados. Vigas tabique.
- Disparates estructurales: un caso precioso, aligeradas, contrapeado.
- Articulaciones. Edificio de viviendas. Insuperables. Esquizofrenia.
- Pórtico patrón. programas comerciales. Ordenadores. Informes basura.
En Documentos de apoyo a la docencia está publicada, en dos fascículos, el EPÍTOME de la norma de hormigón, y un primer fascículo de CIMIENTOS, el de Zapatas.
En documento aparte está publicada una versión ILUSTRADA de la (antigua) norma de forjados.
Como ayuda se repartirá un cuadernillo “blanco” denominado FORMULARIO, que contiene:
- Formulario Uno (lo fundamental de Análisis).
- Formulario Dos (lo fundamental de Dimensionado).
- Tablas de vigas y correas de acero.
- Guía de pórticos. Despiece de vigas. Guión de soportes de hormigón.
- Guión de placas de anclaje.
- Tablas de forjados armados.
En algunas clases de viernes, se incluye una hoja de respaldo con un breve formulario referente al tema de esa sección.
Además hay disponibles hojas de una Nanoteca (detalles estructurales típicos).
Teoría
- T-F-001. Tema 1 (PDF)
Modelos de estructura / Análisis y cálculo. - T-F-002. Tema 2 (PDF)
Acciones, materiales / Elementos de una estructura. - T-F-003. Tema 3 (PDF)
Vigas de acero. - T-F-004. Tema 4 (PDF)
Flexión en hormigón / Vigas de madera. - T-F-005. Tema 5 (PDF)
Vigas de hormigón / Despiece de armadura. - T-F-006. Tema 6 (PDF)
Compresión en acero / Nudos de acero. - T-F-007. Tema 7 (PDF)
Arriostramiento, soportes de acero. - T-F-008. Tema 8 (PDF)
Soportes de fábrica / Estructuras de muros. - T-F-009. Tema 9 (PDF)
Soportes de edificios. - T-F-010. Tema 10 (PDF)
Soportes y nudos de hormigón. - T-F-011. Tema 11 (PDF)
Cimientos. - T-F-012. Tema 12 (PDF)
Losas, forjados bidireccionales. - T-F-013. Tema 13 (PDF)
Forjados unidireccionales. - T-F-014. Tema 14 (PDF)
Plantas de edificios / Detalles de plantas. - T-F-015. Tema 15 (PDF)
Zancas, tejados y rampas.
- T-F-001. Tema 1 (PDF)
Problemas
Tema 1
- EP-F-001. Problemas 1.1 (PDF)
- EP-F-002. Problemas 1.2 (PDF)
- EP-F-003. Problemas 1.3 (PDF)
- EP-F-004. Problemas 1.4 (PDF)
Tema 2
Tema 3
- EP-F-007. Problemas 3.1 (PDF)
- EP-F-008. Problemas 3.2 (PDF)
- EP-F-009. Problemas 3.3 (PDF)
- EP-F-010. Problemas 3.4 (PDF)
Tema 4
- EP-F-011. Problemas 4.1 (PDF)
- EP-F-012. Problemas 4.2 (PDF)
- EP-F-013. Problemas 4.3 (PDF)
- EP-F-014. Problemas 4.4 (PDF)
Tema 5
- EP-F-015. Problemas 5.1 (PDF)
- EP-F-016. Problemas 5.2 (PDF)
- EP-F-017. Problemas 5.3 (PDF)
- EP-F-018. Problemas 5.4 (PDF)
Tema 6
- EP-F-019. Problemas 6.1 (PDF)
- EP-F-020. Problemas 6.2 (PDF)
- EP-F-021. Problemas 6.3 (PDF)
- EP-F-022. Problemas 6.4 (PDF)
Tema 7
Tema 8
- EP-F-025. Problemas 8.1 (PDF)
Tema 9
- EP-F-026. Problemas 9 (PDF)
Tema 10
Tema 11
- EP-F-029. Problemas 11.1 (PDF)
- EP-F-030. Problemas 11.2 (PDF)
- EP-F-031. Problemas 11.3 (PDF)
- EP-F-032. Problemas 11.4 (PDF)
Tema 12
- EP-F-033. Problemas 12 (PDF)
Tema 13
Tema 14
- EP-F-036. Problemas 14 (PDF)
Tema 15
- EP-F-037. Problemas 15 (PDF)
Prácticas
Tema 1
- P-F-001. Práctica 1 (PDF)
Enunciado. - P-F-002. Práctica 1 (PDF)
Hoja auxiliar 1. - P-F-003. Práctica 1 (PDF)
Hoja auxiliar 2. - P-F-004. Práctica 1 (PDF)
Hoja de respuesta.
Tema 2
- P-F-005. Práctica 2 (PDF)
Enunciado. - P-F-006. Práctica 2 (PDF)
Información adicional. - P-F-007. Práctica 2 (PDF)
Hoja de respuesta 1. - P-F-008. Práctica 2 (PDF)
Hoja de respuesta 2.
Tema 3
- P-F-009. Práctica 3 (PDF)
Enunciado. - P-F-010. Práctica 3 (PDF)
Información adicional. - P-F-011. Práctica 3 (PDF)
Hoja de respuesta.
Tema 4
- P-F-012. Práctica 4 (PDF)
Enunciado. - P-F-013. Práctica 4 (PDF)
Información adicional. - P-F-014. Práctica 4 (PDF)
Hoja de respuesta.
Tema 5
Tema 6
- P-F-017. Práctica 6 (PDF)
Enunciado. - P-F-018. Práctica 6 (PDF)
Información adicional. - P-F-019. Práctica 6 (PDF)
Hoja de respuesta 1. - P-F-020. Práctica 6 (PDF)
Hoja de respuesta 2. - P-F-021. Práctica 6 (PDF)
Hoja de respuesta 3.
Tema 8
- P-F-022. Práctica 8 (PDF)
Enunciado. - P-F-023. Práctica 8 (PDF)
Información adicional 1. - P-F-024. Práctica 8 (PDF)
Información adicional 2. - P-F-025. Práctica 8 (PDF)
Hoja de respuesta.
Tema 9
Tema 10
Tema 11
Tema 12
- P-F-032. Práctica 12 (PDF)
Enunciado. - P-F-033. Práctica 12 (PDF)
Información adicional. - P-F-034. Práctica 12 (PDF)
Hoja de respuesta.
Tema 13
Tema 14
- P-F-037. Práctica 14 (PDF)
Enunciado. - P-F-038. Práctica 14 (PDF)
Hoja de respuesta 1. - P-F-039. Práctica 14 (PDF)
Hoja de respuesta 2. - P-F-040. Práctica 14 (PDF)
Hoja de respuesta 3.
Tema 15
- P-F-041. Práctica 15 (PDF)
Hoja de respuesta.
- P-F-001. Práctica 1 (PDF)
Otros recursos
- OR-F-001. Glosario (PDF).
- OR-F-002. Análisis y Cálculo (PDF).
Información adicional para el Tema 1. - OR-F-003. Formulario 1 (PDF).
- OR-F-004. Formulario 2 (PDF).
- OR-F-005. Cerchas y compresión en aceros (PDF).
Información adicional para el Tema 3. - OR-F-006. Vigas de hormigón (PDF).
Información adicional para el Tema 5. - OR-F-007. Soportes de hormigón (PDF).
Información adicional para el Tema 9. - OR-F-008. Zapatas (PDF).
Información adicional para el Tema 11. - OR-F-009. Losas (PDF).
Información adicional para el Tema 12. - OR-F-010. Forjados (PDF).
Información adicional para el Tema 13.
Guía de aprendizaje
Bloques temáticos Tiempo previsto de aprendizaje Teoría Problemas Prácticas Otros recursos Observaciones Tema 0
Documentos genéricos de la asignatura. Tema 1 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-001 (PDF) EP-F-001 (PDF)
EP-F-002 (PDF)
EP-F-003 (PDF)
EP-F-004 (PDF)
P-F-001 (PDF)
P-F-002 (PDF)
P-F-003 (PDF)
P-F-004 (PDF)
OR-F-002 (PDF)
Tema 2 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-002 (PDF) EP-F-005 (PDF)
EP-F-006 (PDF)
P-F-005 (PDF)
P-F-006 (PDF)
P-F-007 (PDF)
P-F-008 (PDF)
Tema 3 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-003 (PDF) EP-F-007 (PDF)
EP-F-008 (PDF)
EP-F-009 (PDF)
EP-F-010 (PDF)
P-F-009 (PDF)
P-F-010 (PDF)
P-F-011 (PDF)
OR-F-005 (PDF) Tema 4 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-004 (PDF) EP-F-011 (PDF)
EP-F-012 (PDF)
EP-F-013 (PDF)
EP-F-014 (PDF)
P-F-012 (PDF)
P-F-013 (PDF)
P-F-014 (PDF)
Tema 5 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-005 (PDF) EP-F-015 (PDF)
EP-F-016 (PDF)
EP-F-017 (PDF)
EP-F-018 (PDF)
P-F-015 (PDF)
P-F-016 (PDF)
OR-F-006 (PDF) Tema 6 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-006 (PDF) EP-F-019 (PDF)
EP-F-020 (PDF)
EP-F-021 (PDF)
EP-F-022 (PDF)
P-F-017 (PDF)
P-F-018 (PDF)
P-F-019 (PDF)
P-F-020 (PDF)
P-F-021 (PDF)
Tema 7 3:20 h presencial
+
3h de trabajo
T-F-007 (PDF) EP-F-023 (PDF)
EP-F-024 (PDF)
Tema 8 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-008 (PDF) EP-F-025 (PDF) P-F-022 (PDF)
P-F-023 (PDF)
P-F-024 (PDF)
P-F-025 (PDF)
Tema 9 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-009 (PDF) EP-F-026 (PDF) P-F-026 (PDF)
P-F-027 (PDF)
OR-F-007 (PDF) Tema 10 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-010 (PDF) EP-F-027 (PDF)
EP-F-028 (PDF)
P-F-028 (PDF)
P-F-029 (PDF)
Tema 11 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-011 (PDF) EP-F-029 (PDF)
EP-F-030 (PDF)
EP-F-031 (PDF)
EP-F-032 (PDF)
P-F-030 (PDF)
P-F-031 (PDF)
OR-F-008 (PDF) Tema 12 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-012 (PDF) EP-F-033 (PDF) P-F-032 (PDF)
P-F-033 (PDF)
P-F-034 (PDF)
OR-F-009 (PDF) Tema 13 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-013 (PDF) EP-F-034 (PDF)
EP-F-035 (PDF)
P-F-035 (PDF)
P-F-036 (PDF)
OR-F-010 (PDF) Tema 14 6:40 h presencial
+
6h de trabajo
T-F-014 (PDF) EP-F-036 (PDF) P-F-037 (PDF)
P-F-038 (PDF)
P-F-039 (PDF)
P-F-040 (PDF)
Tema 15 3:20 h presencial
+
3h de trabajo
T-F-015 (PDF) EP-F-037 (PDF) P-F-042 (PDF)
Autores del material
Belén Orta Rial
Profesora Titular Interina
Juan González Cárceles
Titular de Universidad
José Luis de Miguel Rodríguez
Catedrático de la Escuela de Arquitectura de la UPM