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Taller 2: modelado de cascarones utilizando software profesional.

Con el objeto de aplicar la teoría aprendida se requiere hacer el análisis de los desplazamientos, diagramas de momentos flectores y de torsión, de fuerza cortante y esfuerzos críticos en un cascarón utilizando la teoría de Mindlin y un software profesional de análisis y diseño estructural. Se espera que el estudiante explore, comente, discuta los conceptos aprendidos en clase, los conceptos nuevos vistos en el software y que propongan soluciones a los problemas propuestos.

Fecha de entrega: se especificará en GOOGLE CLASSROOM. Por cada hora de retraso se descontarán 0.3 unidades en la nota final.

Trabajo de realización individual.

El problema propuesto

La idea de este trabajo es modelar mediante un programa profesional dos cascarones. Dichos cascarones los asignará el profesor a partir de los que figuran en el artículo:

Yeongbin Ko, Youngyu Lee, Phill-Seung Lee and Klaus-Jürgen Bathe (2017). Performance of the MITC3+ and MITC4+ shell elements in widely-used benchmark problems. Computers and Structures 193, p. 187--206. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2017.08.003

Los ejercicios a realizar se sortearán de la siguiente forma:

sorteo_2021a.png

donde los ejercicios correspondientes son:

  • 3.3 pinched cylinder problem
  • 3.4 Scordelis-Lo roof problem
  • 3.5 twisted beam problems (in-plane and out-of-plane load)
  • 3.6 hook problem
  • 3.7 hemispherical shell with cut-out problem
  • 3.8 full hemisphere shell
  • 3.9 hyperbolic paraboloid shell

Trabajo individual

Se solicita realizar para cada cascarón:

  • Explicar detalladamente como se modelaron las condiciones de frontera.
  • Hacer el cálculo de los diagramas de momentos de flexión y torsión. Los momentos principales deberán tener sus respectivas direcciones.
  • Hacer el cálculo de las fuerzas cortantes. Las fuerzas cortantes máximas deberá tener su respectiva dirección.
  • Hacer el cálculo de los momentos de diseño Mx^* y My^*. En su defecto aprender a manejar la funcionalidad de su programa para el diseño del refuerzo del cascarón.
  • Hacer el cálculo de los esfuerzos de von Mises y de los esfuerzos máximos/mínimos en la superficie superior/inferior del cascarón.
  • Calcular las reacciones en los apoyos.
  • Calcular con la teoría de losas gruesas y con la teoría de losas delgadas.
  • Comparar la respuesta utilizando "drilling rotations". ¿Obtuvo el mismo resultado?

Como se están analizando unos problemas "benchmark" se conoce la respuesta exacta de cada cascarón en ciertos puntos. Se solicita comparar la respuesta obtenida con dicha respuesta exacta.

  • Para cada cascarón hacer un videos de máximo 30 minutos cada uno donde se detalle el modelado, análisis y diseño de cada cascarón utilizando el programa escogido.

  • Hacer adicionalmente un video de máximo 30 minutos se debe haga una reseña crítica de las capacidades teóricas y las hipótesis fundamentales que hace el programa en cuanto al ANALISIS y DISEÑO de cascarones. OJO: no es mostrar como se utiliza el software, sino más mirar los manuales de referencia del mismo y mostrar que teorías, hipótesis, suposiciones, capacidades y limitaciones que tiene el programa escogido. Con respecto a la parte de diseño es estudiar como el software diseña el refuerzo en las losas (teorías empleadas, fórmulas, hipótesis empleadas, etc.). Entregar, adicionalmente, el archivo PDF utilizado en la presentación de este video. Ejemplos de excelentes videos son:

Espero que cada uno lea a fondo el manual del usuario del software. No se queden con los videos de YouTube. En el manual del usuario generalmente existe importante información sobre las hipótesis de modelado que hace cada software.

Lo solicitado se debe subir a la plataforma GOOGLE CLASSROOM en formato PDF. El video se debe subir a GOOGLE CLASSROOM, no a YouTube u otra plataforma de videos. El video debe contener un recuadrito en el cual se vea a usted exponiendo el tema.

En conclusión: se deben entregar dos videos más los correspondientes PDFs con las presentaciones utilizadas en esos videos.

Criterios de evaluación

  • 1.5 unidades por cada video de modelación del cascarón:

    • 0.1 Modeló adecuadamente los apoyos? la estructura? el material?
    • 0.2 Refinó adecuadamente la malla de elementos finitos? No de forma arbitraria sino utilizando los criterios escritos en: https://github.com/diegoandresalvarez/elementosfinitos/blob/master/diapositivas/05e_generando_una_buena_malla.pdf
    • 0.6 Interpretó adecuadamente los gráficos resultantes? Ubicó los momentos máximos y mínimos con sus respectivas inclinaciones? Las fuerzas cortantes máximas? Los puntos críticos de la estructura? Explicó, por ejemplo, qué quiere decir ese Mxy positivo que encontró en cierta zona de la viga? Qué produjo dicho esfuerzo? y qué indica sobre el comportamiento de la viga?
    • 0.3 Exploró todas las capacidades de visualización de resultados que ofrece el software?
    • 0.3 Reprodujo unos resultados que pueden compararse con las tablas que aparecen en el artículo?

  • 3.0 unidades por el video de la reseña crítica de cada programa.

    • 0.5 Listó las hipótesis/suposiciones que hace el software?
    • 0.5 Listó las capacidades y limitaciones que tiene el software?
    • 0.5 Listó las advertencias o consejos que hace el software en cuento a la modelación?
    • 0.5 Hizo una revisión general del software y dió su opinión acerca del mismo? Intuitividad, facilidad de uso, claridad de los manuales, ayudas disponibles en internet y en YouTube.
    • 1.0 Explicó el modelo matemático que hace el software para la diseño del refuerzo? Aquellos estudiantes que tengan un programa que no haga la parte de diseño estructural deberán hacer una pequeña investigación y explicar en 5 minutos las teorías que encontraron que existen para la terminación del refuerzo en los cascarones. Deben incluir las referencias a las fuentes (artículos, libros) que usaron como referencia.

Otros criterios y notas

  • Se sugiere aprender a manejar un programa de edición de videos. Esto les facilitará grandemente la realización del mismo.

  • No los voy a penalizar en caso que ustedes obtengan desplazamientos diferentes a los que deberían dar. La experiencia nos ha demostrado que hay programas que simplemente no funcionan adecuadamente (aunque son pocos). Sin embargo, el estudiante debe demostrar en el video que modeló correctamente la estructura.

  • Active en el software de captura de pantalla la opción para ver el ratón.

  • Por mala calidad en el sonido se rebajarán 0.5 unidades. Por favor use un micrófono auxiliar (por ejemplo, un manos libres) y evite usar el micrófono del portátil para hacer el video.

  • Si se sube un video de mala calidad (por ejemplo 720p de calidad o inferior) se rebajará 1.0 unidad. Mínimo 1080p. Recuerde que no tenemos limitación en el almacenamiento en GOOGLE CLASSROOM. En caso que su equipo no sea capaz de hacer videos con resolución 1080p, infórmelo previamente.

  • Por cada día de retrazo se descontarán 3 décimas de la nota final.

  • Si se sube el video a YouTube, se tendrá menos 2.0 unidades. Los videos los debe subir directamente a GOOGLE CLASSROOM.

  • Si se usa un software diferente al registrado, se tendrá menos 3.0 unidades.

  • Si se modela una estructura diferente a la registrada, se tendrá menos 3.0 unidades.

  • Si no se incluye en el video un recuadro donde se donde se vea usted hablando sobre el software se tendrá menos 3.0 unidades.

  • NOTA MAXIMA FINAL = 6.0