Nombre: DISEÑO Y CÁLCULO DE ESTRUCTURAS NAVALES
Código: 513103004
Carácter: Obligatoria
ECTS: 9
Unidad Temporal: Anual
Despliegue Temporal: Curso 3º - Anual
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
Nombre y apellidos: MARTÍNEZ GARCÍA, JOSÉ ALFONSO
Área de conocimiento: Construcciones Navales
Departamento: Física Aplicada y Tecnología Naval
Teléfono: 968325454
Correo electrónico: alfonso.martinez@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias:
lunes - 10:00 / 12:00
EDIFICIO DE LA ETSINO Y LA EICM, planta 0, Despacho 05
martes - 15:30 / 16:30
EDIFICIO DE LA ETSINO Y LA EICM, planta 0, Despacho 05
viernes - 11:00 / 12:00
EDIFICIO DE LA ETSINO Y LA EICM, planta 0, Despacho 05
Titulaciones:
Categoría profesional: Profesor Titular de Universidad
Nº de quinquenios: 6
Nº de sexenios: 0
Curriculum Vitae: Perfil Completo
[CB2 ]. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
[CG1 ]. Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería naval y oceánica, de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en las fichas de las asignaturas, que formen parte de las actividades de construcción, montaje, transformación, explotación, mantenimiento, reparación o desguace de buques, embarcaciones y artefactos marinos, así como las de fabricación, instalación, montaje o explotación de los equipos y sistemas navales y oceánicos
[CG3 ]. Capacidad para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones basándose en los conocimientos adquiridos en materias básicas y tecnológicas.
[EEM5 ]. Capacidad para el diseño y cálculo de estructuras navales.
[T5 ]. Aplicar a la práctica los conocimientos adquiridos
Al terminar con éxito esta asignatura, los estudiantes serán capaces de:
Comprender la nomenclatura y fundamentos del diseño y cálculo de estructuras navales
Calcular la resistencia longitudinal de un buque
Calcular la resistencia transversal mediante análisis matricial
Calcular la resistencia local de la estructura
Calcular estructuras navales en fibra
Calcular la sección maestra de un buque mediante aplicación de reglamento de Sociedad de clasificación.
Requerimientos estructurales y de diseño para los elementos estructurales de construcción naval. Subconjuntos estructurales. Aplicaciones informáticas para el desarrollo del forro del buque, planos de bloques bidimensionales y tridimensionales. Cargas estructurales del buque. Matriz de cargas. Criterios de resistencia y rigidez. Estudio de la resistencia local y escantillonado de los elementos estructurales. Resistencia longitudinal en aguas tranquilas y sobre ola. Cálculo del módulo de la sección maestra del buque. Torsión. Análisis matricial de estructuras. Cálculo y diseño de emparrillados planos y anillos. Resistencia transversal. Pandeo de planchas, refuerzos y paneles. Cálculo de estructura en materiales compuestos.
UD 1.- NOMENCLATURA Y FUNDAMENTOS DE ESTRUCTURAS NAVALES
T1.1.- NOMENCLATURA DE ESTRUCTURAS NAVALES
Roda, Quilla y Codaste Forro exterior
Tipos de mamparos
Sistemas y elementos estructurales
Apéndices del buque
T2.1.- FUNDAMENTOS DEL DISEÑO DE ESTRUCTURAS NAVALES
Materiales empleados en construcción de estructuras navales
Montaje por bloques
Características del diseño de estructuras navales
Planos de disposición estructural
Detalles de diseño de estructuras navales
T3.1.- FUNDAMENTOS DEL CÁLCULO DE ESTRUCTURAS NAVALES
Cargas estructurales del buque
Seguridad estructural
Distinción entre cargas en aguas tranquilas y cargas debidas a olas
Cálculo de módulos de perfiles y planchas asociadas
Integración numérica
Cálculo del empuje del barco y centro de carena.
UD 2.- RESISTENCIA LONGITUDINAL Y REGLAMENTOS
T2.1.- ANALISIS DE RESISTENCIA LONGITUDINAL
Resistencia longitudinal
Estimación y distribución de pesos
Cálculo del momento flector en aguas tranquilas
Corrección por cambios en el peso
Momento flector inducido por olas
Tensiones de flexión y tangenciales en el barco viga
Módulo de sección mínimo requerido para evitar fallo por fatiga
Cálculo del módulo de la maestra
Cálculo de las tensiones tangenciales debidas a fuerzas cortantes
Efectos por cortante y otras desviaciones de la teoría de la viga simple
Modificación de la curva de fuerzas cortantes debidas al doble fondo Interacción casco y superestructura
T2.2- PROYECTO DE LA ESTRUCTURA MEDIANTE REGLAMENTO
Sociedades de clasificación
Proceso de diseño de estructuras mediante reglamento
Características de las fórmulas de reglamento.
Ejemplo de aplicación con el reglamento DNV
T2.3.- TORSION EN ESTRUCTURAS MARINAS
Torsión de vigas de pared delgada
Torsión en secciones abiertas
Torsión en secciones cerradas
Resolución de la ecuación diferencial de torsión
Torsión en celdas múltiples
Centro de esfuerzos cortantes de una sección transversal
Respuesta de la sección transversal del barco bajo torsión
Momento de torsión en buques
Torsión en catamaranes
UD 3.- CÁLCULO MATRICIAL DE ESTRUCTURAS
T3.1.- CÁLCULO MATRICIAL Y RESISTENCIA TRANSVERSAL
Características del cálculo matricial de estructuras
Ejemplo de aplicación de cálculo matricial en dos dimensiones
Método de distribución de momentos
Ejercicio de aplicación del método de distribución de momentos
Resistencia transversal
UD 4.- CÁLCULO DIRECTO DE PLACAS E INESTABILIDAD
T4.1.- RESISTENCIA LOCAL
Teoría de placas. Pequeñas deformaciones.
Tensiones de membrana
Tensiones de membrana en láminas de revolución
Planchas cargadas por encima del límite elástico
Diseño de planchas basado en una deformación permanente
T4.2.- INESTABILIDAD ESTRUCTURAL
Pandeo de puntales
Proyecto de puntales
Pandeo de planchas
Resistencia última de planchas
Fórmulas de interacción
Pandeo de paneles de plancha reforzados
Resistencia última buque¿viga
UD 5.- CÁLCULO DE ESTRUCTURAS EN MATERIALES COMPUESTOS
T5.1.- CALCULO DE ESTRUCTURAS MARINAS EN MATERIALES COMPUESTOS
Características mecánicas de una capa de laminado
Macromecánica del laminado
Características de un refuerzo con plancha asociada
Diseño de estructuras sandwich
Proyecto de estructuras marinas en materiales compuestos según reglamento
PROBLEMAS
PROBLEMAS (presencial convencional): se desarrollarán ejercicios prácticos en las clases de problemas que constarán de la resolución completa de los mismos y cuestiones en relación con los conocimientos desarrollados en las clases de teoría. Para ello se utilizarán apuntes y reglamentos.
PROGRAMA DE ANÁLISIS MATRICIAL
(presencial convencional). Los alumnos aprenderán a manejar el programa de análisis matricial (MEFI) que les permita calcular emparrillados y anillos, mediante la realización de varios ejercicios.
La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.
UD 1.- MARINE STRUCTURES NOMENCLATURE AND FUNDAMENTALS
T1.1.- MARINE STRUCTURES NOMENCLATURE
Stem, Keel and Stern frame
Shell plating
Bulkheads
Structural systems and elements
Hull external fittings
T2.1.- FUNDAMENTALS OF DESING OF MARINE STRUCTURES
Marine structures materials
Block assembly
Design caracteristics of marine structures
Structural arrangement plans
Design details of marine structures
T3.1.- FUNDAMENTALS OF CALCULUS OF MARINE STRUCTURES
Ship structural loads
Reliability of structures
Still water and wave loads
Section modulus of beams attached to plating
Numerical integration
Calculation of buoyancy and center of buoyancy
UD 2.- LONGITUDINAL STRENGTH AND RULES
T2.1.- LONGITUDINAL STRENGTH ANALYSIS
Analysis of hull girder
Weight estimating and distribution
Still water hull girder bending moment
Corrections for changes in weight
Wave induced hull girder bending moment
Hull girder bending and shear stresses
Minimum midship section modulus required
Calculation of midship section modulus
Calculation of shear stresses due to shear forces
Shear effects and other departures from simple beam theory
Modification of shear curve due to double bottom
Hull superstructure interaction
T2.2- MARINE STRUCTURAL PROJECT USING RULES
Classification Societies
Design of marine structures using rules
Caracteristics of rules equations
Application example using DNV rules
T2.3.- TORSION OF MARINE STRUCTURES
Torsional stress in thin walled cross sections
Torsional stress in thin walled open sections
Torsional stress in thin walled closed sections
Resolution of torsion differential equation
Torsion in multicell sections
Center of shear stress of a cross section
Torsional response of a ship cross section
Torsional moment in ships
Torsional response of catamarans
UD 3.- MATRIX ANALYSIS OF STRUCTURES
T3.1.- MATRIZ ANALYSIS AND TRANSVERSE STRENGTH
Caracteristics of structural matrix analysis
Application example of matrix analysis in two dimensions
Distribution moments method
Application example of distribution moments method
Transverse strength
UD 4.- CALCULATION OF PLATES AND STABILITY OF STRUCTURES
T4.1.- LOCAL STRENGTH
Small deflection plate theory
Large deflection plate theory. Membrane tensions.
Membrane tensions in revolution shells
Plates loads beyond the elastic limit
Design of plating bases on allowable permanent set
T4.2.- STRUCTURAL BUCKLING
Column buckling formulas
Column design
Plate buckling
Ultimate strength of plates
Interaction formulas
Buckling of stiffened panels
Ultimate strength of ship hulls
UD 5.- CALCULATION OF STRUCTURES IN COMPOSITES
Basic lamina properties
Macromecanic of a laminate
Section modulus of beams attached to plating
Sandwich structure design
Design of marine structures in composites using rules
Clase de teoría: Actividades consistentes en sesiones formativas para desarrollar conocimientos teóricos basadas en trabajo sobre conceptos y teorías
Permiten adquirir las competencias CB2, CG1, CG3, EEM5 y T5, basadas en el aprendizaje de los fundamentos y aplicación del diseño y cálculo de estructuras navales.
62
100
Clase de problemas: Actividades consistentes en sesiones formativas para desarrollar conocimiento práctico o aplicado basadas en la resolución de ejercicios, problemas o casos prácticos
Permiten adquirir las competencias CG3 y EEM5 mediante la resolución de problemas variados de cálculo de estructuras navales.
15
100
Clase de prácticas en laboratorio o de campo: Actividades orientadas al desarrollo de destrezas prácticas o aplicadas por parte del estudiante supervisadas por el profesor a distancia
No hay prácticas de laboratorio ni de campo.
0
100
Clase de prácticas en aula de informática: Actividades para la adquisición de determinadas destrezas mediante el manejo de software específico
Permite adquirir las competencias prácticas modelando mediante un programa de ordenador la sección transversal del casco de un barco que permita el escantillonado de planchas y refuerzos con los que se fabrica el casco del barco.
6
100
Seminarios, tutorías convocadas por el profesorado, conferencias, visitas técnicas, mesas redondas, etc.: Actividades para desarrollar conocimiento teórico, práctico o aplicado basado en el trabajo sobre temáticas específicas o abordadas desde el punto de vista de la profesión
El alumno deberá demostrar que tiene los conocimientos que le permiten hacer los trabajos.
1
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación continua): pruebas escritas u orales, exposiciones, presentaciones, con carácter individual o de grupo, indicadoras de los conocimientos adquiridos. Se incluyen aquí actividades de evaluación formativa y sumativa
Se realizarán 4 parciales a lo largo del curso,
6
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación final): pruebas escritas u orales, con carácter individual o de grupo, indicadoras de los conocimientos adquiridos. Se incluyen aquí actividades de evaluación sumativa
Permite comprobar la adquisición de las competencias a conseguir con la asignatura, mediante la realización de un examen que consta de una parte teórica, un problema y la realización de una práctica en aula informática.
0
100
Tutorías: Tanto las de carácter individual como las realizadas en grupo servirán para asesorar, resolver dudas, orientar, realizar el seguimiento de trabajos o de los conocimientos adquiridos, entre otros
Ayuda a adquirir las competencias anteriores mediante el contacto directo con el profesor para las aclaraciones de las dudas que surgen durante el estudio y la realización de los problemas y los trabajos.
6
50
Realización de trabajos individuales o en grupo: Aprendizaje autónomo y/o colaborativo del estudiante para desarrollar conocimiento teórico, práctico o aplicado mediante realización de proyectos, informes de prácticas y/o trabajos
El alumno deberá preparar 2 o 3 trabajos de resistencia longitudinal y/o transversal, y realizar los informes correspondientes. Se realizarán tutorías no presenciales mediante correos electrónicos.
29
0
Estudio individual: Tiempo dedicado al estudio de la materia
El alumno estudiará los contenidos teóricos y los que le permitan realizar problemas de forma que adquiera las capacidades objetivo de la asignatura de forma continua.
145
0
Prueba oficial individual
Se realizarán 4 parciales, dos por cuatrimestre, según normativa, con valoración total del 80%.
80 %
Evaluación de prácticas, visitas y seminarios a partir de las memorias e informes correspondientes
Trabajo de práctica obligatoria de modelado de sección de un barco en programa de Sociedad de Clasificación
5 %
Exposición y defensa de trabajos individuales y de grupo
Realización de 2 o 3 trabajos, según entidad, de resistencia longitudinal.
15 %
Prueba oficial individual
Contestar por escrito a 3 o 4 problemas, 1 o 2 del primer cuatrimestre y 2 del segundo cuatrimestre.
80 %
Evaluación de prácticas, visitas y seminarios a partir de las memorias e informes correspondientes
Evaluación de práctica de modelado de sección de un barco en programa de Sociedad de Clasificación
5 %
Exposición y defensa de trabajos individuales y de grupo
Evaluación de 2 o 3 trabajos, según entidad, de resistencia longitudinal.
15 %
Autor: PROFESOR
Título: APUNTES DE LA ASIGNATURA
Editorial: UPCT
Fecha Publicación: 2018
ISBN:
Autor: Bonilla de la Corte, Antonio
Título: Construcción naval y servicios
Editorial: El autor
Fecha Publicación: 1984
ISBN: 843982629
Autor: Barbero, Ever J.
Título: Introduction to composite materials design
Editorial: CRC,
Fecha Publicación: 2011
ISBN: 9781420079159
Autor: Hugher, Owen F.
Título: Ship structural analysis and design
Editorial: The Society of Naval Architects and Marine Engineers,
Fecha Publicación: 2010
ISBN: 9780939773824
Autor: Shama, Mohamed
Título: Torsion and shear stresses in ships
Editorial: Springer-Verlag
Fecha Publicación: 2010
ISBN: 9783642146329
Reglamentos de Sociedades de Clasificación: DNV. Lloyd¿s Register of Shipping.