INSTITUTO TECNOLOGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY
Cv-95-071 Dinámica Estructural
DATOS GENERALES
Curso: Cv-95-071 Dinámica Estructural
(3-0-8. Requisitos: Cv-95-851 Análisis Estructural)
Equivalencia: Cv-90-040
OBJETIVOS GENERALES
1.- Comprender los efectos dinámicos en el comportamiento de las estructuras.
2.- Aprender a modelar y a analizar estructuras como sistemas de un grado de libertad.
3.- Aprender a modelar y a analizar estructuras de varios grados de libertad. En particular edificios.
4.- Conocer las disposiciones de los reglamentos mexicanos para diseño sísmico y ser capaces de aplicarlas en el análisis y diseño de edificios.
 
TEMAS Y SUBTEMAS DEL CURSO
  1. Introducción sobre la importancia de las consideraciones dinámicas en el diseño de estructuras.
  2. Sistemas de un grado de libertad sin amortiguamiento
    1. Uso de modelos matemáticos
    2. El oscilador simple
    3. Leyes de Newton
    4. Diagramas de cuerpo libre
    5. Principio de D’Alembert
    6. Periodo y frecuencia
    7. Amplitud del movimiento y formas alternas de la solución armónica
  3. Sistemas de un grado de libertad con amortiguamiento
    1. Amortiguamiento viscoso
    2. Ecuación de movimiento
    3. Sistema con amortiguamiento crítico
    4. Sistema sobreamortiguado
    5. Sistema subamortiguado
    6. Decremento logarítmico
  4. Respuesta de un sistema de un grado de libertad a cargas armónicas
    1. Excitación armónica no amortiguada. Resonancia
    2. Excitación armónica amortiguada. Coeficiente de amortiguación dinámica
    3. Evaluación del amortiguamiento en la resonancia
    4. Método del ancho de banda para evaluar el amortiguamiento
    5. Respuesta a movimiento en el soporte
    6. Fuerza transmitida a la cimentación
    7. Aislamiento de la vibración
    8. Instrumentos sísmicos
  5. Respuesta a una carga dinámica general
    1. Impulso y la integral de Duhamel
    2. Evaluación numérica de la integral de Duhamel
    3. Espectro de respuesta
    4. Excitación en la base
    5. Solución directa a la ecuación de movimiento
  6. Métodos energéticos en dinámica
    1. Formulación de las ecuaciones de dinámica por trabajo virtual
    2. Sistemas generalizados de un grado de libertad
    3. Análisis de vibraciones por el método de Rayleigh-Ritz
    4. Consideración de estructuras formadas por muros de corte
  7. Respuesta estructural no lineal
    1. Modelo no lineal de un grado de libertad
    2. Integración de la ecuación de movimiento. Método paso a paso
    3. Comportamiento elasto-plástico
  8. Sismología, sismicidad y riesgo sísmico
    1. ¿Dónde y cómo se generan los sismos?
    2. ¿Cómo se miden los sismos?
    3. Espectro de respuesta para excitación en la base
    4. Espectro de respuesta tripartito
    5. Espectro de respuesta para diseño elástico
    6. Espectro de respuesta para diseño inelástico
    7. Sismología de México
    8. Riesgo sísmico en México. Espectros de diseño de CFE
  9. Sistemas de varios grados de libertad
    1. Ecuaciones de rigidez para un edificio de cortante
    2. Ecuaciones de flexibilidad para un edificio de cortante
    3. Relación entre formas de rigidez y flexibilidad
  10. Vibración libre de edificios
    1. Frecuencias naturales y modos normales
    2. Ortogonalidad de los modos
  11. Métodos de solución de problemas característicos
    1. Métodos de iteración vectorial. Método de Stodola-Viannelo y de Holzer
    2. Métodos de transformaciones
  12. Análisis dinámico de estructuras reticulares
    1. Barras. Matriz de rigidez y masa
    2. Vigas. Matriz de rigidez y masa
    3. Marcos. Matriz de rigidez y masa
    4. Transformación de coordenadas
    5. Ensamble directo
    6. Condensación estática
    7. Valores característicos. Vibración libre
  13. Vibración forzada de edificios
    1. Método de superposición modal
    2. Respuesta de un edificio de cortante a movimiento de la base
    3. Amortiguamiento modal. Desacoplamiento de las ecuaciones
  14. Análisis por sismo de edificios
    1. Reglamento de CFE
    2. Clasificación por tipo de estructuración
    3. Clasificación por la importancia de la estructura
    4. Elección del tipo de análisis
    5. Fuerzas modales espectral sin considerar la torsión
    6. Revisión por cortante basal
    7. Revisión de los estados límite
    8. Fuerzas modales mediante el método estático equivalente
    9. Edificios con apéndices
    10. Distribución de fuerzas sísmicas en los elementos resistentes del edificio. Efecto de la torsión
    11. Método simplificado

     
    OBJETIVOS ESPECÍFICOS DEL APRENDIZAJE POR TEMA
  15. Discusión sobre la importancia de la dinámica estructural.
  16. Planteamiento de los principios esenciales de la dinámica estructural aplicados a los modelos más sencillos sin considerar amortiguamiento.
  17. Estudiar el efecto del amortiguamiento en sistemas simples.
  18. Entender la respuesta forzada de sistemas simples bajo cargas armónicas.
  19. Entender la respuesta de sistemas simples bajo cargas generales.
  20. Uso de métodos energéticos para plantear problemas dinámicos complicados como sistemas simples.
  21. Introducción al comportamiento no lineal elasto plástico en osciladores simples.
  22. Introducción a la sismología y riesgo sísmico. Reglamentación mexicana.
  23. Estudiar el comportamiento de sistemas de varios grados de libertad mediante el modelo de edificios de cortante.
  24. Introducir las características de ortogonalidad en la respuesta de sistemas de varios grados de libertad.
  25. Presentar métodos para la solución de problemas de valores característicos.
  26. Presentación de la metodología para realizar el análisis dinámico de estructuras reticulares
  27. Estudiar la vibración forzada de edificios
  28. Presentación de los métodos disponibles para el análisis sísmico de edificios de acuerdo a la reglamentación mexicana.

 
METODOLOGÍA SUGERIDA Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
  1. Presentación teórica de los temas por el maestro.
  2. Solución de problemas en clase.
  3. Elaboración de tareas para cada tema.
  4. Uso de un programa para resolver problemas

 
TIEMPO ESTIMADO POR TEMA
Tema 1 2 horas
Tema 2 3 horas
Tema 3 3 horas
Tema 4 3 horas
Tema 5 3 horas
Tema 6 3 horas
Tema 7 3 horas
Tema 8 4 horas
Tema 9 4 horas
Tema 10 4 horas
Tema 11 3 horas
Tema 12 3 horas
Tema 13 3 horas
Tema 14 4 horas
 
POLÍTICAS DE EVALUACIÓN SUGERIDAS
Primer examen parcial 20%
Segundo examen parcial 20%
Tercer parcial 20%
Tareas 20%
Examen final 20%
 
LIBRO DE TEXTO
Dynamics of structures. Anil K. Chopra, Prentice-Hall, 1995
 
LIBROS DE CONSULTA
Dynamics of structures. 2ª edición. Clough y Penzien. Mc Graw-Hill, 1993
MATERIAL Y/O SOFTWARE DE APOYO
Programa para el análisis dinámico de estructuras