Física y Mecánica de las Construcciones
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Descripción del curso
PRERREQUISITOS Y CONOCIMIENTOS PREVIOS RECOMENDADOS
Las asignaturas que sirven de apoyo para el estudio de la asignatura de Física y Mecánica de las Construcciones, que se cursan previamente a esta asignatura en la titulación de Arquitectura y que establecen los conocimientos previos recomendados:
- Geometría métrica, proyectiva, analítica y álgebra
- Cálculo infinitesimal
- Geometría, ecuaciones diferenciales y cálculo
- Fundamentos y Teorías Físicas
- Mecánica de sólidos y sistemas estructurales
Las tres primeras son asignaturas que proporcionan al alumno las herramientas de cálculo y análisis necesarias. La asignatura de “Fundamentos y Teorías Físicas” incluye nociones de Mecánica general y de fluidos, Termodinámica, Acústica, Electricidad y Magnetismo, y Teorías sobre la luz y el color. En la asignatura “Mecánica de sólidos y sistemas estructurales” se imparten conocimientos de Mecánica de sólidos, Elasticidad, Plasticidad y Resistencia de materiales.
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ASIGNATURA
En la asignatura de Física y Mecánica de las Construcciones se imparten conocimientos de técnicas de acondicionamiento ambiental en Arquitectura y Urbanismo, se amplían conocimientos de Acústica, se establecen las bases para las instalaciones hidráulicas a partir del estudio de los fluidos reales y el movimiento del agua en medios permeables y se amplían la Mecánica, con Cinemática y Dinámica de sólidos, mecanismos y equipos mecánicos y vibraciones en sólidos.
OBJETIVOS: CONOCIMIENTOS Y CAPACIDADES
Los contenidos de la asignatura de Física y Mecánica de las Construcciones se organizan para la consecución de dos objetivos fundamentales:
- Ampliar conocimientos de Mecánica (de Sólidos y de Fluidos)
- Iniciar y completar el estudio de la Física del Acondicionamiento ambiental
De acuerdo estos dos objetivos principales descritos se desglosa el contenido de la asignatura en los bloques temáticos siguientes:
- AMPLIACIÓN DE MECÁNICA:
- Ampliación de Mecánica de sólidos: se profundiza en el estudio del sólido rígido y del sólido deformable. Con el fin de introducir los tensores de tensiones y deformaciones se iniciará este apartado haciendo un breve repaso del análisis vectorial y campos.
- Ampliación de Mecánica de fluidos: se hace una breve introducción sobre los fluidos ideales para centrarse en el estudio de los fluidos reales como base de las instalaciones hidráulicas. Se estudia la hidráulica del medio permeable mediante la teoría físico-matemática de Darcy.
- Mecánica de las vibraciones y ondas: se incluyen cuestiones relativas a vibraciones libres no amortiguadas y amortiguadas, vibraciones forzadas y resonancia. Se estudian las ondas sonoras y la propagación del sonido.
- FÍSICA DEL ACONDICIONAMIENTO AMBIENTAL:
- Ampliación de Termodinámica: esta parte se centra en el estudios de los cambios de fase como preámbulo para el estudio de la Termodinámica del aire húmedo o Psicrometría. Se estudian también las modalidades básicas de transmisión del calor, conducción, convección y radiación.
- Acondicionamiento ambiental y acústico: se estudiarán los parámetros físicos que intervienen en el proceso de consecución del confort tanto térmico, como visual o acústico entendiéndose el confort como un estado de completo bienestar físico, mental y social.
METODOLOGÍA DOCENTE
La asignatura de Física y Mecánica de las Construcciones tiene asignada 10 créditos, un total de 100 horas que se dedican a clases en el aula. No obstante, para conseguir que las clases consistan no sólo en la transmisión de unos conocimientos teóricos sino también en un estímulo de reflexión que permita al alumno desenvolverse de forma autónoma en cualquier problema que se plantee en el futuro, se proponen clases de teoría y de problemas. Para completar los contenidos de teoría, por cada lección se hace entrega de una hoja de enunciados de problemas que se resuelven en clase. De manera aproximada se propone por cada 100 minutos de exposición teórica dedicar 30-50 minutos a la resolución de problemas. Además de los problemas de clase que se proponen problemas y ejemplos que el alumno necesita resolver individualmente.
Para evaluar correctamente al alumno se considera una evaluación continua que supondría:
- asistencia regular a las clases teóricas
- resolución de los ejercicios propuestos
- demostración de los conocimientos adquiridos mediante distintos tipos de pruebas como:
- Exámenes de tipo test: que permiten al docente verificar la asimilación de principios teóricos y su aplicación en situaciones sencillas. Se suceden a lo largo del curso, al terminar los bloques temáticos del programa de Física y Mecánica de las Construcciones. No son liberatorios pero para motivar al alumno suponen una nota adicional que se suma a la nota final de la asignatura.
- Exámenes de cuestiones teóricas y problemas: para aquellos alumnos que lo deseen se convoca un examen parcial de la asignatura de estas características a mitad del cuatrimestre. Aquellos alumnos aprobados en este parcial tan sólo tendrán que examinarse en el segundo parcial de los contenidos que no fueron objeto de calificación en el primer examen parcial. Aquellos alumnos que suspendieran el primer parcial o no se presentarán a él deberán examinarse de toda la asignatura en las fechas oficiales marcadas por la Escuela.
Programa
- AMPLIACIÓN DE MECÁNICA DEL SÓLIDO:
- Revisión de fundamentos de análisis tensorial
- Revisión de mecánica del sólido rígido
- Mecánica del sólido deformable
- AMPLIACIÓN DE MECÁNICA DE FLUIDOS:
- Técnicas básicas del análisis de los flujos
- Dinámica de fluidos perfectos
- Dinámica de fluidos reales
- Hidráulica del medio permeable
- VIBRACIONES Y ONDAS:
- Vibraciones mecánicas
- Ondas mecánicas
- Percepción del sonido y su medida
- Acústica medioambiental
- Acústica de recintos
- AMPLIACIÓN DE TERMODINÁMICA Y TRANSFERENCIA DE
CALOR:
- Cambios de fase
- Termodinámica del aire húmedo o psicrometría
- Transferencia de calor por conducción y convección
- Transferencia de calor por radiación
- AMPLIACIÓN DE MECÁNICA DEL SÓLIDO:
Bibliografía
Bloque 1. Ampliación de Mecánica del Sólido
- B-B-001. Luis Ortiz Berrocal, Elasticidad, Editorial McGraw-Hill, Madrid 1998.
- B-B-002. Luis Ortiz Berrocal, Resistencia de Materiales, Editorial McGraw-Hill, Madrid 2002.
- B-B-003. Manuel Vázquez, Resistencia de Materiales, Editorial Noela, Madrid 1999.
- B-B-004. Manuel Vázquez y Eloisa López, Mecánica para Ingenieros, Editorial Noela, Madrid 1995.
Bloque 2. Ampliación de Mecánica de Fluidos
- B-B-005. Frank M. White, Mecánica de Fluidos, Editorial McGraw-Hill, México 1983.
- B-B-006. Irving H. Shames, Mecánica de Fluidos, Editorial McGraw-Hill, Bogotá 1995.
Bloque 3. Vibraciones y Ondas
- B-B-007. Raymond A. Serway y John W. Jewett, Física, Editorial Thomson, Madrid 2003.
- B-B-008. William F. Riley y Leroy D. Sturges, Ingeniería mecánica: dinámica, Editorial Reverté, Barcelona 2001.
- B-B-009. Lawrence E. Kinsler, Austin R. Frey, Alan B. Coppens y James V. Sanders, Fundamentos de Acústica, Editorial Limusa, México 1995.
- B-B-010. César Díaz Sanchidrián, Apuntes de Acústica en la Edificación y el Urbanismo, Cuadernos de apoyo a la docencia. Instituto Juan de Herrera, ETSAM, Madrid 2002.
- B-B-011. Antoni Carrión Isbert, Diseño acústico de espacios arquitectónicos, Ediciones de la Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona 1998.
Bloque 4. Ampliación de Termodinámica y Transferencia de calor
- B-B-012. José Aguilar Peris, Curso de Termodinámica, Editorial Alambra, 1989.
- B-B-013. Alan J. Chapman. Transmisión del calor, Editorial Bellisco, Madrid 1990.
Material de clase
Bloque 1. Ampliación de Mecánica del Sólido
- MC-F-001. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 1. Revisión de fundamentos de análisis tensorial. - MC-F-002. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 2. Revisión de mecánica del sólido rígido. - MC-F-003. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 3.1. Sólido deformable. Análisis de tensiones. - MC-F-004. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 3.2. Sólido deformable. Análisis de deformaciones. - MC-F-005. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 3.3. El cuerpo elástico. Ley de Hooke generalizada. - MC-F-006. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 3.4. Sólido deformable. Tracción y flexión.
Bloque 2. Ampliación de Mecánica de Fluidos
- MC-F-007. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 1. Técnicas básicas del análisis de los flujos. - MC-F-008. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 2. Dinámica de fluidos perfectos. - MC-F-009. Apuntes (PDF)
Presentación 1 (PDF)
Presentación 2 (PDF)
Tema 3. Dinámica de fluidos viscosos. - MC-F-010. Apuntes (PDF)
Presentación 1 (PDF)
Presentación 2 (PDF)
Tema 4. Hidráulica del medio permeable.
Bloque 3. Vibraciones y Ondas
- MC-F-011. Apuntes (PDF)
Presentación 1 (PDF)
Presentación 2 (PDF)
Tema 1. Vibraciones mecánicas. - MC-F-012. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 2. Ondas mecánicas. - MC-F-013. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 3. Percepción del sonido y su medida. - MC-F-014. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 4. Acústica medioambiental. - MC-F-015. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Tema 5. Acústica de recintos.
Bloque 4. Ampliación de Termodinámica y Transferencia de calor
- MC-F-001. Apuntes (PDF)
Presentación (PDF)
Ejercicios, Proyectos y Casos
Bloque 1. Ampliación de Mecánica del Sólido
- EP-F-001. Problemas (PDF)
Tema 1. Revisión de fundamentos de análisis tensorial. - EP-F-002. Problemas (PDF)
Tema 3.1. Sólido deformable. Análisis de tensiones.
- MC-F-003. Problemas (PDF)
Tema 3.2. Sólido deformable. Análisis de deformaciones. - MC-F-004. Problemas (PDF)
Tema 3.3. El cuerpo elástico. Ley de Hooke generalizada.
Bloque 2. Ampliación de Mecánica de Fluidos
- EP-F-005. Problemas (PDF)
Tema 2. Dinámica de fluidos perfectos. - EP-F-006. Problemas (PDF)
Tema 3. Dinámica de fluidos viscosos. - EP-F-007. Problemas (PDF)
Tema 4. Hidráulica del medio permeable.
Bloque 3. Vibraciones y Ondas
- EP-F-08. Problemas (PDF)
Tema 2. Ondas mecánicas. - EP-F-009. Problemas (PDF)
Tema 3. Percepción del sonido y su medida. Tema 4. Acústica medioambiental. - EP-F-010. Problemas (PDF)
Tema 4. Acústica medioambiental. - EP-F-011. Problemas (PDF)
Tema 5. Acústica de recintos.
Bloque 4. Ampliación de Termodinámica y Transferencia de calor
- EP-F-001. Problemas (PDF)
Pruebas de evaluación
- PE-E-001. Examen 1 (DOC)
Octubre 2005, primer parcial. - PE-E-002. Examen 2 (DOC)
Octubre 2005, segundo parcial. - PE-E-003. Examen 3 (DOC)
Enero 2006, final. - PE-E-004. Examen 4 (DOC)
Noviembre 2006, primer parcial. - PE-E-005. Examen 5 (DOC)
Diciembre 2006, segundo parcial. - PE-E-006. Examen 6 (DOC)
Enero 2007, final. - PE-E-007. Examen 7 (DOC)
Junio 2007, final. - PE-E-008. Examen 8 (DOC)
Diciembre 2007, segundo parcial. - PE-E-009. Examen 9 (DOC)
Enero 2008, final. - PE-E-010. Examen 10 (DOC)
Junio 2008, final. - PE-E-011. Examen 11 (DOC)
Enero 2009, final. - PE-E-012. Examen 12 (DOC)
Junio 2009, final.
- PE-E-001. Examen 1 (DOC)
Autores del material
María Ángeles Navacerrada Saturio
Profesor Contratado Doctor
Concepción Velázquez Álvarez
Profesor Titular
Isabel González Gutiérrez-Barquín
Profesor Titular
Pilar Oteiza San José
Profesor Titular
Agustín Martín Domingo
Profesor Titular