## Archive for the “Assignatura” Category

Chapter 9. MECHANICAL PROPERTIES OF SOLIDS.

9.1 Elastic behaviour of solids.

9.2 Method of sections.

9.3 Normal stress and shear stress.

9.4 Axial deformation: Young’s modulus.

Objectives:

• Demonstrate your understanding of elasticity, elastic limit, stress, strain, and, ultimate strength.
• Write and apply formulas for calculating Young’s modulus, shear modulus, and, bulk modulus.
• Solve problems involving deformation in members of loaded trusses.

Comments Off on Chapter 9. Elasticity

Usually the students thought that this aspect of physics, in particular, and science, in general, is not important. However, it is not the same mistakes in an exercise on paper than on a real problem of engineering or science.

To give a value to this entry, we attached some news and the causes of the accidents that have occurred for reasons that should never happen.

1. The NASA’s mission Mars Climate Orbiter (September 1999), had a part of the engineering team working in English units (feet, inches and pounds) and another one working in the decimal metric system. Incredible but true and below are some links for verification:
1. Official site for the mission here.
2. CNN news related to this fact, here and here.
3. News on the Washington Post.
4. Or on the BBC.
2. On July 23, 1983, Air Canada Flight 143, a Boeing 767-233 jet, ran out of fuel at an altitude of 41,000 feet (12,000 m), about halfway through its flight originating in Montreal to Edmonton. Fuel loading was miscalculated due to a misunderstanding of the recently adopted metric system kp which replaced the imperial system pounds.
1. CBC digital archives.
2. Another reference in a classroom of mathematics, here.
3. News on the New York Times.
3. The Tokyo Disneyland’s Space Mountain:
4. Can you find more examples?

Comments Off on Why do you have to know magnitudes and units so well?

Welcome to the blog of Physics I: Fundamentals of Structures of the Technical Architecture Degree of the University of Alicante. Here you can look for information about this subject, and interesting links as well. We hope that this tool could be a new way to our interaction. We are working to translate all of our materials during this semester, but we know that this is a hard task and we ask for your patient.
We are also making new materials to support your learning by yourself: this is the principal aim of the European Higher Education Area (EHEA). The contents of the physics course and most of the documents we are going to use in the classroom can be downloaded from the Campus Virtual of the University of Alicante.
Bienvenidas/os al blog de Fundamentos Físicos de las Estructuras del Grado en Arquitectura Técnica de la Universidad de Alicante. En él podéis encontrar información sobre la asignatura, así como enlaces de interés. Esperamos que entre todos podamos sacarle el máximo jugo a esta nueva herramienta de comunicación.
Continuamos trabajando en la elaboración de materiales que favorecerán el aprendizaje autónomo del alumnado: objetivo fundamental del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES). Los contenidos del curso y la mayor parte de los materiales que se utilizarán en las clases se facilitarán a través del RUA a medida que se vayan produciendo.
Benvinguts/des al bloc de Fonaments Físics de les Estructures del Grau en Arquitectura Tècnica de la Universitat d’Alacant. Ací trobareu informació sobre l’assignatura i enllaços d’interés. Esperem que entre tots puguem traure-li el màxim suc a aquesta nova eina de comunicació.
Continuem treballant en l’elaboració de materials que afavoriran l’aprenentatge autònom de l’alumnat: objectiu fonamental de l’Espai Europeu d’Educació Superior (EEES). Els continguts del curs i molts dels materials que s’utilitzaran en les classes es posaran al vostre abast a través del RUA a mesura que es vagen produint.

Tot element sustentant que servisca per a uns fins pràctics cal que es dimensione i es construïsca de manera que quede assegurada la seua capacitat resistent, amb prou grau de seguretat per a totes les sol·licitacions que entren en consideració. Això és aplicable tant a un edifici com a un pont, a una grua, a una coberta, a un vehicle o a qualsevol altre tipus de màquina o construcció. En tots els casos, l’arquitecte o l’enginyer hauran d’aportar en el seu projecte les garanties suficients que en qualsevol punt de cadascun dels elements constructius hi ha el grau de seguretat que cal, no tan sols d’acord amb les normes respectives, sinó també pel que fa als límits dels materials davant les sol·licitacions previstes.

Per tot això, fa falta estudiar de quina manera es transmet a través dels elements estructurals el conjunt de forces exteriors (forces aplicades més reaccions en els suports). Denominarem biga tot element constructiu individual que permeta la transmissió de les forces exteriors en l’interior de qualsevol construcció tècnica. Es tracta de cossos allargats en els quals predomina una de les dimensions sobre les altres. La missió principal de les bigues és treballar a flexió i absorbir forces perpendiculars a la seua directriu.

Per tant, en aquest capítol s’entendrà el funcionament d’una biga, es calcularan les forces internes que hi actuen i es determinaran les lleis d’esforços tallants i moments flectors, així com dibuixar-les gràficament. Se suposarà que el sistema de forces que actuen sobre el sòlid, siga discret o siga continu, està contingut en el pla de simetria d’aquest. També s’aprendrà a distingir les bigues isostàtiques de les hiperestàtiques d’acord al seu grau d’hiperestatisme. L’objectiu fonamental és la resolució d’una biga, és a dir, obtenir les reaccions en els seus suports i els esforços tallants i moments flectors interns d’aquesta. En aquest estudi caldrà saber les hipòtesis simplificadores utilitzades en la resolució i els mètodes de resolució tant gràfics com analítics (mètode de les seccions o general).

Un document amb un resum del contingut teòric d’elasticitat i esforços en elements estructurals es pot descarregar des de l’adreça electrònica del Repositori Institucional de la Universitat d’Alacant: http://rua.ua.es/dspace/handle/10045/22316. Podeu consultar la presentació corresponent a la sessió de teoria de bigues isostàtiques en l’adreça electrònica http://hdl.handle.net/10045/22396.

El professorat de la Universitat Politècnica de València disposa de vídeos que expliquen conceptes teòrics relacionats amb les bigues isostàtiques. A continuació podeu veure un que explica com es calculen els esforços interns en bigues sotmeses a càrregues puntuals (en castellà).

Bibliografia

Rodes Roca, J. J., Durá Doménech, A. i Vera Guarinos, J., Fonaments físics de les construccions arquitectòniques (Publicacions de la Universitat d’Alacant, Alacant, 2011). Capítol 12.

Rodes Roca, J. J., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. I. Vectors lliscants i geometria de masses (ECU, Alacant, 2009)

Rodes Roca, J. J. i Durá Doménech, A., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. II. Estàtica aplicada a les estructures (Col·lecció Joan Fuster 154, Universitat d’Alacant, 2013)

Tipler, P. A. i Mosca, G., Física per a la ciència i la tecnologia, Volum 1 (Reverté, Barcelona, 2010). Capítols 1 i 12.

Comments Off on Tema 11. Bigues isostàtiques

En aquest capítol estudiarem les forces i moments necessaris perquè els entramats articulats plans romanguen estàtics. Haurem d’esquematitzar les estructures identificant les càrregues que li són aplicades i calculant tant les forces que suporten els seus distints elements, com, si és el cas, les reaccions en els seus suports. S’aplicarà el concepte d’equilibri de forces en sistemes estructurals isostàtics, plans o reductibles a plans així com els conceptes bàsics relatius als esforços interns axials en les barres que componen l’entramat articulat pla.

Dins l’àmbit de les construccions arquitectòniques, els entramats articulats plans estan formats per barres coplanàries unides entre si per articulacions. Els ponts, les encavallades, les bigues, les grues i altres estructures semblants són un exemple corrent d’entramats. L’objectiu fonamental és la resolució de l’entramat, és a dir, obtenir les reaccions en els seus suports i les forces internes axials sobre els membres de l’estructura. En aquest estudi caldrà saber les hipòtesis simplificadores utilitzades en aquesta resolució, els diferents tipus d’entramats articulats bidimensionals i els mètodes de resolució que s’utilitzaran tant analítics (mètode dels nusos i Ritter) com gràfics (mètode gràfic del diagrama Maxwell-Cremona).

Un document amb un resum del contingut teòric d’elasticitat i esforços en elements estructurals es pot descarregar des de l’adreça electrònica del Repositori Institucional de la Universitat d’Alacant: http://rua.ua.es/dspace/handle/10045/22316. Podeu consultar la presentació corresponent a la sessió de teoria d’entramats articulats plans en l’adreça electrònica http://hdl.handle.net/10045/21913.

Bibliografia

Rodes Roca, J. J., Durá Doménech, A. i Vera Guarinos, J., Fonaments físics de les construccions arquitectòniques (Publicacions de la Universitat d’Alacant, Alacant, 2011). Capítol 11.

Rodes Roca, J. J., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. I. Vectors lliscants i geometria de masses (ECU, Alacant, 2009)

Rodes Roca, J. J. i Durá Doménech, A., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. II. Estàtica aplicada a les estructures (Col·lecció Joan Fuster 154, Universitat d’Alacant, 2013)

Tipler, P. A. i Mosca, G., Física per a la ciència i la tecnologia, Volum 1 (Reverté, Barcelona, 2010). Capítols 1 i 12.

Comments Off on Tema 10. Entramats articulats plans

En aquest capítol s’estudiarà el comportament dels cossos sòlids sotmesos a l’acció d’un sistema de forces exteriors i que ofereixen una resposta elàstica, és a dir, que són capaços de recuperar completament les dimensions originals quan se suprimeixen les forces aplicades. Aquesta recuperació és deguda a l’acció de les forces internes que apareixen en el sòlid per efecte de les exteriors.

El tractament que utilitzarem està limitat per les consideracions següents:

1. No tindrem en compte les situacions límit que el sistema exterior puga originar, amb tota la problemàtica que això implica, ja que aquest seria el camp de la resistència de materials.
2. Tampoc tindrem en compte les relacions globals que s’han de complir quan es pretén preveure el comportament real d’un conjunt tridimensional de cossos sòlids que, sota l’acció de forces exteriors, es poden deformar contínuament i arbitràriament. Aquesta situació entra de ple dins el món de la teoria d’estructures.

La idea base de tot el que exposarem s’origina en l’observació quotidiana del fet que els cossos, sota l’acció de forces exteriors, es deformen. Deformació que, en general, serà petita pel que fa a les dimensions pròpies del cos, cosa que permet suposar que durant la deformació no canviaran les posicions relatives de les forces actuants respecte del cos. I així, les equacions d’equilibri que es poden utilitzar són les mateixes que s’aplicarien si el cos fóra rígid.

Conceptualment, caldrà saber el comportament d’un sòlid deformable mitjançant la corba tensió-deformació, l’aplicació del mètode de seccions, els tipus de tensió i les deformacions axial i lateral. Particularment interessant per a l’edificació és la determinació de l’elàstica o deformada d’una biga en flexió pura.

Un document amb un resum del contingut teòric d’elasticitat i esforços en elements estructurals es pot descarregar des de l’adreça electrònica del Repositori Institucional de la Universitat d’Alacant: http://rua.ua.es/dspace/handle/10045/22316. Podeu consultar la presentació corresponent a la sessió de teoria de principis del comportament elàstic del sòlid en l’adreça electrònica http://hdl.handle.net/10045/21707.

Bibliografia

Rodes Roca, J. J., Durá Doménech, A. i Vera Guarinos, J., Fonaments físics de les construccions arquitectòniques (Publicacions de la Universitat d’Alacant, Alacant, 2011). Capítol 10.

Rodes Roca, J. J., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. I. Vectors lliscants i geometria de masses (ECU, Alacant, 2009)

Rodes Roca, J. J. i Durá Doménech, A., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. II. Estàtica aplicada a les estructures (Col·lecció Joan Fuster 154, Universitat d’Alacant, 2013)

Tipler, P. A. i Mosca, G., Física per a la ciència i la tecnologia, Volum 1 (Reverté, Barcelona, 2010). Capítols 1 i 12.

Comments Off on Tema 9. Principis del comportament elàstic del sòlid

En aquest capítol s’aprendrà a resoldre gràficament els exercicis de sistemes de forces coplanàries actuant sobre sòlids, cossos o elements estructurals, incloent-hi les condicions gràfiques que han de satisfer aquests sistemes perquè es troben en equilibri. Els objectius que intentarem aconseguir són:

1. Determinar gràficament el vector força resultant del sistema.
2. Determinar la línia d’acció de la resultant (eix central del sistema).
3. Determinar el valor del moment resultant del sistema.
4. Verificar si el sistema de forces està en equilibri.

Tots aquests objectius es poden assolir amb la representació del que denominarem polígon de forces del sistema i polígon funicular d’aquest últim. Finalment, aplicarem la resolució gràfica a un problema interessant i de gran utilitat pràctica com és l’obtenció d’un sistema equilibrant a un donat. Per exemple, l’obtenció gràfica de les reaccions en una biga recta birecolzada o la determinació gràfica del centre de gravetat d’una secció plana.

Un document amb un resum dels capítols dedicats als principis de l’estàtica i la resolució tant analítica com gràfica es pot descarregar des de l’adreça electrònica del Repositori Institucional de la Universitat d’Alacant: http://rua.ua.es/dspace/handle/10045/20610. Podeu consultar la presentació corresponent a la sessió de teoria de principis de l’estàtica en l’adreça electrònica http://hdl.handle.net/10045/21537.

Bibliografia

Rodes Roca, J. J., Durá Doménech, A. i Vera Guarinos, J., Fonaments físics de les construccions arquitectòniques (Publicacions de la Universitat d’Alacant, Alacant, 2011). Capítol 9.

Rodes Roca, J. J., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. I. Vectors lliscants i geometria de masses (ECU, Alacant, 2009)

Rodes Roca, J. J. i Durá Doménech, A., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. II. Estàtica aplicada a les estructures (Col·lecció Joan Fuster 154, Universitat d’Alacant, 2013)

Tipler, P. A. i Mosca, G., Física per a la ciència i la tecnologia, Volum 1 (Reverté, Barcelona, 2010). Capítols 1 i 12.

Comments Off on Tema 8. Resolució gràfica de sistemes de forces coplanàries

En aquest capítol s’aprendrà a resoldre analíticament els exercicis de sistemes de forces coplanàries actuant sobre sòlids, cossos o elements estructurals. Es deduiran les equacions tant en el cas general com en els casos particulars més interessants de sistemes en equilibri. També s’analitzarà els casos de forces distribuïdes com a cas particular d’un sistema de forces paral·leles coplanàries, situació habitual en la pràctica constructiva. Finalment, s’estudiarà la qüestió de l’estabilitat d’un cos sotmès a un sistema de forces i la seua relació amb el coeficient de seguretat en els elements estructurals. Aquest estudi és fonamental en l’anàlisi per a saber si un cos bolcarà o no comparant els moments de gir i antigir de les forces que actuen sobre aquest cos.

Un document amb un resum dels capítols dedicats als principis de l’estàtica i la resolució tant analítica com gràfica es pot descarregar des de l’adreça electrònica del Repositori Institucional de la Universitat d’Alacant: http://rua.ua.es/dspace/handle/10045/20610. Podeu consultar la presentació corresponent a la sessió de teoria de principis de l’estàtica en l’adreça electrònica http://hdl.handle.net/10045/21400.

Bibliografia

Rodes Roca, J. J., Durá Doménech, A. i Vera Guarinos, J., Fonaments físics de les construccions arquitectòniques (Publicacions de la Universitat d’Alacant, Alacant, 2011). Capítol 8.

Rodes Roca, J. J., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. I. Vectors lliscants i geometria de masses (ECU, Alacant, 2009)

Rodes Roca, J. J. i Durá Doménech, A., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. II. Estàtica aplicada a les estructures (Col·lecció Joan Fuster 154, Universitat d’Alacant, 2013)

Tipler, P. A. i Mosca, G., Física per a la ciència i la tecnologia, Volum 1 (Reverté, Barcelona, 2010). Capítols 1 i 12.

Comments Off on Tema 7. Resolució analítica de sistemes de forces coplanàries

En aquest capítol es pretén que l’alumnat comprenga els principis fonamentals de l’estàtica i la seua utilització per a la resolució de casos pràctics. Els conceptes bàsics que s’hauran d’adquirir són:

1. L’aplicació de les lleis de Newton.
2. Concepte d’equilibri (en el sentit ample).
3. Els principis de l’estàtica.
4. Els tipus d’enllaços o lligams.
5. Els casos de fregament entre superfícies en contacte.
6. El diagrama de sòlid lliure.

Els aspectes esmentats anteriorment són de gran interès per al desenvolupament de qualsevol projecte d’enginyeria i/o arquitectura relacionat amb l’edificació i la construcció en general. L’arquitectura i la tècnica en general estudien sistemes físics sotmesos a l’acció de forces. Aquestes forces poden tenir els orígens següents: a) el pes dels elements que formen el sistema; b) la cohesió interna entre les diferents parts del sistema; c) l’acció de càrregues exteriors al sistema, transitòries o permanents, puntuals o distribuïdes, etc., i d) les limitacions que altres sistemes imposen al moviment del que es considera.

D’acord amb els principis de la mecànica de Newton, hi ha una relació entre força aplicada sobre un cos o sistema i el seu estat de moviment, on el repòs és un estat de moviment més. D’una manera àmplia, es pot definir l’estàtica com la part de la mecànica que estudia les forces i les condicions sota les quals els cossos sotmesos a forces es troben en equilibri. Per tot això, l’estudi de l’estàtica és primordial per al tècnic constructor, ja que les seues realitzacions han de satisfer la condició necessària d’estar en equilibri estable.

Al llarg dels apartats que formen aquest capítol tractarem els principis de l’estàtica, amb especial èmfasi en els aspectes que tenen a veure amb l’arquitectura i els problemes que plantegen les construccions arquitectòniques. En particular definirem, amb la major precisió possible, les forces, els tipus de forces i la seua naturalesa física; establirem el concepte d’equilibri en les seues diverses accepcions i, finalment, farem un catàleg sistemàtic dels diferents tipus de forces (siguen forces aplicades exteriors o forces de lligam) que poden actuar sobre un sistema material, considerat aquest com un sòlid rígid.

Un document amb un resum dels capítols dedicats als principis de l’estàtica i la resolució tant analítica com gràfica es pot descarregar des de l’adreça electrònica del Repositori Institucional de la Universitat d’Alacant: http://rua.ua.es/dspace/handle/10045/20610. Podeu consultar la presentació corresponent a la sessió de teoria de principis de l’estàtica en l’adreça electrònica http://hdl.handle.net/10045/21305.

Els vídeos següents expliquen la llei d’inèrcia de Newton i una ressenya històrica.

Bibliografia

Rodes Roca, J. J., Durá Doménech, A. i Vera Guarinos, J., Fonaments físics de les construccions arquitectòniques (Publicacions de la Universitat d’Alacant, Alacant, 2011). Capítol 7.

Rodes Roca, J. J., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. I. Vectors lliscants i geometria de masses (ECU, Alacant, 2009)

Rodes Roca, J. J. i Durá Doménech, A., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. II. Estàtica aplicada a les estructures (Col·lecció Joan Fuster 154, Universitat d’Alacant, 2013)

Tipler, P. A. i Mosca, G., Física per a la ciència i la tecnologia, Volum 1 (Reverté, Barcelona, 2010). Capítols 1 i 12.

Comments Off on Tema 6. Principis de l’estàtica

En aquest capítol estudiarem la manera de descriure les característiques d’inèrcia (moments i productes d’inèrcia) d’una superfície plana respecte de qualsevol sistema de referència ortogonal. En primer lloc es considerarà el que ocorre quan un sistema de referència gira respecte del seu origen un cert angle, i obtindrem les equacions generals per al gir d’eixos. En un segon pas s’obtindrà el sistema de referència respecte del qual les magnituds d’inèrcia tenen valors extrems (màxim i mínim). Aquest sistema de referència es denomina eixos principals d’inèrcia, i conèixer-lo és de vital importància en l’estudi del comportament elàstic dels elements portants que apareixen en l’estudi de les construccions arquitectòniques.

Com a pas previ a la deducció dels eixos principals d’inèrcia es veurà l’expressió matricial que relaciona els moments d’inèrcia d’eixos que tenen un mateix punt d’origen i la definició de eixos conjugats d’inèrcia. Finalment es definiran els invariants d’inèrcia respecte a la rotació d’eixos amb el mateix origen.

Els mètodes gràfics en geometria de masses s’han desenvolupat al llarg del temps per a aconseguir els mateixos objectius que en el cas analític. Es poden calcular els elements d’inèrcia d’una superfície plana utilitzant tècniques estrictament gràfiques. Encara que no s’explicaran en les classes teòriques resulta interessant conèixer aquests procediments: el·lipse d’inèrcia, cercle de Mohr i cercle de Land (anomenat per alguns de Land-Mohr, per tal com és una variant del de Mohr).

Un document amb un resum del bloc temàtic de geometria de masses es pot descarregar des de l’adreça electrònica del Repositori Institucional de la Universitat d’Alacant: http://rua.ua.es/dspace/handle/10045/19107. Podeu consultar la presentació corresponent a la sessió de teoria de moments d’inèrcia en l’adreça electrònica http://hdl.handle.net/10045/21145. La resolució d’exercicis seleccionats del bloc de Geometria de masses es pot consultar en l’adreça electrònica http://hdl.handle.net/10045/21304.

Bibliografia

Rodes Roca, J. J., Durá Doménech, A. i Vera Guarinos, J., Fonaments físics de les construccions arquitectòniques (Publicacions de la Universitat d’Alacant, Alacant, 2011). Capítol 6.

Rodes Roca, J. J., Exercicis i problemes dels fonaments físics d’arquitectura. I. Vectors lliscants i geometria de masses (ECU, Alacant, 2009)

Tipler, P. A. i Mosca, G., Física per a la ciència i la tecnologia, Volum 1 (Reverté, Barcelona, 2010). Capítols 1 i 12.

Comments Off on Tema 5. Moments i direccions principals d’inèrcia de superfícies planes