Ríete con las Mates

Este articulo presenta la exposición “Ríete con las Mates: Viñetas Cómicas Matemáticas” que el Grupo de Innovación Educativa (GIE) “Pensamiento Matemático" de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha confeccionado con la colaboración de alumnos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM. El trabajo quiere poner de manifiesto la utilidad de las exposiciones como recurso docente en la enseñanza de las matemáticas

Un estudio sobre la exactitud del M.E.F. Aplicación a la barra recta a extensión

El objetivo de este artículo es fundamentalmente didáctico. Corresponde a un resumen de una monografía escrita sobre el tema, como report interno del Departamento de Análisis de las Estructuras de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Santander, e intenta presentar como varía la exactitud -o velocidad de la convergencia- en los resultados obtenidos mediante el método de los elenentos finitos(MEF).Con objeto de reducir al máximo el esfuerzo computacional se ha considerado un problema de continuidad Cº, y únicamente un elemento aislado, concretamente, el caso de una barra aislada de sección variable bajo acción axil. Este ejemplo sencillo no permite deducir conclusiones definitivas y extensibles a otros casos pero sí probablenente, obtener algunas indicaciones sobre la importancia de algunos aspectos de MEF en relación con la exactitud de los resultados.

Caracterización estructural de los rellenos situados en el trasdós de bóvedas de edificios históricos

El papel esencial de los rellenos en el comportamiento y la estabilidad de las construcciones de fábrica ha sido sorprendentemente ignorado en la bibliografía técnica, contribuyendo este trabajo a cubrir esta laguna del conocimiento. Se presenta en primer lugar la configuración morfológica de los rellenos del trasdós de bóvedas en la Península Ibérica en tres periodos histórico-técnicos: la construcción romana, la románica y la gótica. La clasificación se ha realizado en base a inspecciones visuales de diferentes edificios. En sendos anexos se presentan análisis comparados de la base de datos que se ha reunido y las fichas de las construcciones consideradas. En segundo lugar se ha caracterizado el papel estructural de los rellenos, identificándose las características intrínsecas que se estiman más significativas de dichos rellenos en relación tanto con su propia configuración como con su función estructural. Muy en particular se proponen unas leyes de empujes coherentes con la naturaleza y con las condiciones de contorno de los rellenos y las bóvedas. En esta tesis se ha desarrollado una sencilla, potente y suficiente herramienta de análisis que considera las principales variables que intervienen en el comportamiento de una estructura de fábrica, incluyendo muy particularmente los rellenos. Para ello se ha planteado una herramienta basada en el análisis límite que incluye la comprobación tensional de los diferentes esfuerzos, normales o tangenciales, así como la interfaz entre bóvedas y rellenos, dotándose a los técnicos de una herramienta que permite entender estas estructuras, de complejo funcionamiento. La herramienta propuesta incluye consideraciones energéticas para encontrar la solución más cercana al funcionamiento real. La herramienta se ha calibrado con ejemplos analizados por otros autores con diferentes procedimientos, poniéndose de manifiesto su suficiente precisión y eficacia, especialmente si se tiene en cuenta que requiere sólo de unos datos mínimos. La calibración se ha extendido al ensayo en modelo reducido de este tipo de estructuras en el Laboratorio de Estructuras de la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid. Fruto de esa calibración, se ha realizado un amplio estudio paramétrico que permite cuantificar la influencia que tienen en el comportamiento estructural variables como el apuntamiento de las bóvedas (relación luz/flecha), su esbeltez (relación luz/canto en clave), la altura de los rellenos rígidos, la altura de los rellenos granulares, etc. Ese estudio ha permitido identificar los puntos críticos, las ratios características que condicionan el comportamiento y, en fin, los aspectos clave del análisis estructural de estas construcciones desde el punto de vista de la interrelación, hasta ahora desconocida, de estructura y relleno, que también es estructura. Ello permitirá orientar de mejor manera las inspecciones de estas estructuras y sus análisis estructurales. Finalmente, la tesis concluye con el desarrollo de tres ejemplos, correspondientes cada uno de ellos a los periodos históricos referidos, en los que se pone de manifiesto el papel crucial de los rellenos en la estabilidad no sólo de las bóvedas sino del resto de elementos estructurales que componen un edificio (pilares, muros, botareles, etc.). Al final se presentan las conclusiones del trabajo y se enumeran las muchas líneas de trabajo que quedan abiertas tras esta tesis. It is surprising that the essential role of the backfill at the extrados of masonry vaults and domes has been ignored or misunderstood in the technical literature. The main purpose of this work is to contribute to overcome such a lacuna. Firstly, the morphological configuration of backfill that can be found in the Iberian Peninsula in Roman, Romanesque and Gothic buildings is also presented. Two annexes are devoted to show the collected database and the result of its analysis. Then, the structural role of backfill is characterised, as well as the intrinsic and most significant properties related both to its configuration and structural function. Thus, specific thrust values are proposed to analyse such structures, taking into account the nature and boundary conditions of walls and vaults. The simple, powerful and sufficient tool of analysis that has been developed is also presented, including the main variables involved, especially the backfill. The limit analysis method, followed by a stress verification, including the extrados of vaults and backfill interface, and an enhanced algorithm based on energetic considerations, are used to provide technicians a tool to understand this type of structures efficiently, in a balanced situation between the rather scarce amount of information and sufficient accuracy and liability. The tool was calibrated by comparing the experimental and theoretical results provided by different authors regarding several examples, as well as our own experimental campaign carried out at the Civil Engineering School of Madrid. A parametric study is also developed, providing original information about the structural importance of several parameters, as the span-to-depth or span-to-rise ratios, relative height of backfill, etc. As a result of this analysis, critical points and tendencies of structural behaviour were detected, helping technicians to inspect and analyse these constructions, also revealing some particularities related to their construction. Furthermore, a set of three examples corresponding to the three structural typologies analysed (Roman, Romanesque and Gothic) is studied. The crucial importance of backfill is then highlighted, not only for the stability of vaults or domes, but also for the equilibrium of walls, pillars and buttresses. Finally, the conclusions of the study and the future research fields are also presented.

The Pico de Navas slump (Burgos, Spain): a large rocky landslide caused by underlying clayey sand fluidification

The Pico de Navas landslide was a large-magnitude rotational movement, affecting 50x106m3 of hard to soft rocks. The objectives of this study were: (1) to characterize the landslide in terms of geology, geomorphological features and geotechnical parameters; and (2) to obtain an adequate geomechanical model to comprehensively explain its rupture, considering topographic, hydro-geological and geomechanical conditions. The rupture surface crossed, from top to bottom: (a) more than 200 m of limestone and clay units of the Upper Cretaceous, affected by faults; and (b) the Albian unit of Utrillas facies composed of silty sand with clay (Kaolinite) of the Lower Cretaceous. This sand played an important role in the basal failure of the slide due to the influence of fine particles (silt and clay), which comprised on average more than 70% of the sand, and the high content presence of kaolinite (>40%) in some beds. Its geotechnical parameters are: unit weight (δ) = 19-23 KN/m3; friction angle (φ) = 13º-38º and cohesion (c) = 10-48 KN/m2. Its microstructure consists of accumulations of kaolinite crystals stuck to terrigenous grains, making clayey peds. We hypothesize that the presence of these aggregates was the internal cause of fluidification of this layer once wet. Besides the faulted structure of the massif, other conditioning factors of the movement were: the large load of the upper limestone layers; high water table levels; high water pore pressure; and the loss of strength due to wet conditions. The 3D simulation of the stability conditions concurs with our hypothesis. The landslide occurred in the Recent or Middle Holocene, certainly before at least 500 BC and possibly during a wet climate period. Today, it appears to be inactive. This study helps to understand the frequent slope instabilities all along the Iberian Range when facies Utrillas is present.

Incisión fluvial del río Darro durante el periodo 1890-2010 en el sector urbano de Granada (Alambra-Valparaíso, España) determinada a partir de fotografías históricas

En este trabajo se calcula la tasa media de incisión fluvial del río Darro (Granada, España) durante el periodo 1890-2010 en su tramo urbano (sector Alhambra-Valparaíso). Para ello se han utilizado fotografías históricas en las que aparece dicho río, a partir de las cuales se ha podido determinar la posición del cauce en el momento en el que se realizaron las fotografías. La comparación con los escenarios actuales de tales imágenes ha permitido determinar la diferencia de altura del cauce a través de medidas de cotas absolutas realizadas mediante teodolito. Esta metodología ha permitido estimar de modo cuantitativo un índice de encajamiento vertical medio del río de 1,05 cm/año para el periodo histórico considerado.

125 cuestiones de física, propuestas en examen.

La obra recoge una serie de cuestiones propuestas en los exámenes de física de ésta ingeniería técnica superior de Caminos , Canales y Puertos. Se trata de 125 cuestiones resueltas, las cuales están divididas según tres temas: mecánica ( 75 cuestiones ), física térmica ( 33 cuestiones ) y teoría electrmagnética ( 17 cuestiones ). Este cuaderno de ejercicios pretende ser un elemento de apoyo a la preparación de la asignatura y, por tanto, a la formación del estudiante.

Prácticas de CAD.

Este cuaderno de prácticas de C.A.D. constituye el séptimo y último de una serie elaborada como soporte documental de la asignatura de C.A.D. El material de base lo constituye el conjunto de ejercicios de exámen planteados desde 1989, cuyo servicio es, principalmente, mostrar la tendencia de los ejercicios y, con ello, los objetivos de conocimiento y destreza que se pretende que se adquieran. A su vez también se ha incorporado alguna orientación metodológica sobre los objetivos de destreza y de conocimiento de cada capítulo. El cuaderno está dividido en siete capítulos, que tratan respectivamente: Las entidades; edición; capas, colores, tipos de línea y sombreados; matrices; bloques; atributos de bloque y acotación.

Conceptos de Geomorfología.

El libro es el resultado de una amplia recopilación de conceptos geomorfológicos; su finalidad, es ayudar a los estudiantes a la comprensión de los mismos; de ahí su estílo esquemático, con el que se pretende la rápida visualización de los conceptos. La principal aportación del libro es la información gráfica y los subrayados, de tal manera que lo que se ofrece a lo largo de las nueve lecciones son ' un montón de figuras rodeadas de algunos textos escritos '.

Problemas originales propuestos en examen. Dibujo II.

Esta obra contiene los problemas originales propuestos en examen por el autor, desde 1981 hasta 1996. Se ha dividido el libro en dos grandes bloques, uno de enunciados y otro de soluciones, correspondientes a la asignatura de dibujo II, del plan de 1982. El servicio previsto para este libro, es contribuir a formar el cuerpo básico de los ejercicios semanales que deben realizar los alumnos matriculados en ésta asignatura.

Comportamiento mecánico de los materiales II.

El libro, pretende ser un elemento de apoyo a la formación académica de los estudiantes de ingeniería en las ramas de la misma centradas en el comportamiento mecánico de los materiales, y en este sentido plantea ejercicios de complejidad creciente, desde ejemplos sencillos de aplicación inmediata, hasta problemas reales. La estructuración del libro comprende dos partes diferenciadas. En la primera de ellas se desarrollan los conceptos teóricos en que se basan las aplicaciones,ordenados en cuatro temas y nueve capítulos diferentes. Al final de cada capítulo se enuncian una serie de problemas, hasta un total de 80, algunos clásicos y otros originales, con dificultad variable. La segunda parte, recoge la resolución de cuarenta problemas seleccionados de los propuestos, junto con los resultados y soluciones numéricas de los enunciados no desarrollados.

De la mentorización individual a la formación de un grupo docente.

Resumen tomado de la publicación

Estudio sobre los conocimientos geométricos preuniversitarios.

Determinar y analizar el nivel de los conocimientos geométricos con el que los alumnos acceden a la universidad; determinar y analizar la variación que pueda experimentar dicho nivel durante los cuatro años que constituyen el período de estudio, cursos 1991-92 a 1994-95; estudiar la incidencia que, en el citado nivel, pueda tener la estructuración de los contenidos geométricos del Plan de Estudios del Sistema Educativo LGE, bajo cuyas directrices se han formado los alumnos que constituyen la población objeto de estudio; precisar y analizar las disparidades que este nivel pueda presentar al diferenciar dichos conocimientos según cada uno de los tres tipos de Geometría que se dan en la asignatura de Dibujo Técnico: Geometría Métrica Plana, Geometría Métrica del Espacio y Geometría Descriptiva; estudiar y analizar como pueden influir las capacidades intelectuales de los alumnos, relativas a la operatividad, razonamiento y memorización de los conceptos geométricos preuniversitarios, en las presuntas variaciones que se observen; redactar y proponer un cuestionario de Dibujo Técnico, a partir del cual se pueda medir, con el mayor grado de fiabilidad posible, no sólo el citado nivel de conocimientos geométricos en cada una de las áreas; estudiar la continuidad en la formación geométrica de los alumnos y alumnas en la enseñanza no universitaria y su prolongación en la enseñanza universitaria; identificar los contenidos fundamentales a alcanzar en los niveles preuniversitarios; establecer y valorar relaciones interdisciplinares del área gráfica con otras ramas formativas: matemáticas, física, ciencias sociales, etc. Planteamiento de hipótesis. Alumnos de nuevo ingreso matriculados en primer curso de la ETS de Ingenieros de Caminos Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid durante cuatro cursos consecutivos: 1991-92 al 1994-95. Las variables a analizar fueron: puntuación total, puntuaciones parciales en las áreas de Geometría Métrica Plana, Geometría Métrica del Espacio y Geometría Descriptiva; puntuaciones parciales en los conocimientos obtenidos en las etapas de EGB, BUP y COU, puntuaciones parciales en las áreas de información, operatividad y razonamiento. SPSS-X para Windows. Como conclusiones generales se indican: 1. Durante los cuatro años de estudio, el nivel de conocimientos geométricos de los alumnos que ingresan en la ETS de Ingeniero de Caminos es bajo. 2. La población presenta unas características homogéneas. 3. En cuanto al Área de Conocimiento, en la Geometría Métrica del Espacio es donde se dan tanto el menor nivel de conocimientos bien adquiridos como el mayor nivel de conocimientos erróneos y el mayor nivel de desconocimiento. 4. En cuanto al Área de Actividad Mental, no se pueden establecer diferencias claras y definidas entre los respectivos niveles de conocimientos bien adquiridos, o de conocimientos erróneos, o de desconocimiento. 5. En cuanto al área de Referencia Cronológica, resulta ser en COU donde se dan, tanto el menor nivel de conocimientos bien adquiridos, como el mayor nivel de conocimientos erróneos; y en EGB donde se dan, al contrario tanto el mayor nivel de conocimientos bien adquiridos, como el menor nivel de conocimientos erróneos. 6. Se ha redactado un cuestionario de Dibujo Técnico compuesto de treinta preguntas, que permitirá medir óptimamente el nivel de conocimientos geométricos con que los alumnos acceden a la universidad. 7. Se han observado lagunas de contenidos y falta de continuidad en el estudio de la Geometría en el plan de estudios de la LGE. 8. Se proponen unos contenidos geométricos en la enseñanza secundaria de la LOGSE, secuenciados por cursos. Estos contenidos serán necesarios para aquellos alumnos que tengan intención de iniciar una enseñanza universitaria de carácter técnico, ingeniero o arquitecto. 9. Se han observado relaciones importantes de la Geometría, contemplada en las materias de Dibujo y Matemáticas, con otras áreas formativas: materias de Historia de las civilizaciones, Geografía e Historia de España y los países hispánicos, Filosofía, Historia del Arte, Ciencias Naturales, Geología, Biología, Física y Química.

El papel del ingeniero en la empresa concesionaria de instalaciones portuarias

La situación económica actual hace pensar que en los próximos años aumentarán considerablemente la cantidad de infraestructuras públicas gestionadas por empresas privadas mediante modelos de concesión. Los puertos ofrecen un campo idóneo para la implantación de estos modelos tanto por la tradición que ya existe en este sector como porque su viabilidad económica no depende de aportaciones presupuestarias de la Administración. Esta situación supondrá el desarrollo de un sector de actividad profesional para el que los Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos estamos magníficamente posicionados. Sin embargo esta posición de ventaja no debe hacernos indolentes. En una situación de escasa demanda laboral, especialmente para técnicos cualificados, y con el despliegue de medidas desreguladoras del ejercicio profesional que se está produciendo es evidente que muchos otros colectivos tratarán de acceder a este nicho laboral. Actualmente existe una considerable oferta formativa para profesionales de la gestión portuaria que, en general, está abierta a un amplio abanico de perfiles académicos. El objeto de esta comunicación es analizar las posibilidades que este sector de actividad ofrece a los Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos y las medidas oportunas para aprovecharlas al máximo.

Sistemas con un grado de libertad

El modelo matemático más sencillo para representar el sistema con un grado de libertad está formado por el acoplamiento de dos elementos: una masa que se mueve con respecto al sistema de referencia y unido a ella un muelle de comportamiento lineal. Hay otro modelo ligeramente más complicado en el que se halla presente, además de la masa y el muelle, un elemento que reacciona linealmente con una fuerza proporcional a la velocidad del desplazamiento, denominado émbolo. En el análisis de ambos modelos matemáticos, se consideran una serie de cuestiones complementarias: los movimientos inducidos por el soporte, la carga proporcional a la frecuencia de impulsión, la energía del sistema vibrante y el amortiguamiento.

La transformación de Fourier

En este capítulo se desarrolla la transformación de Fourier como apéndice al Curso de Cálculo Dinámico en la Ingeniería Civil con el que el Centro de Perfeccionamiento Profesional y Empresarial del Colegio Oficial de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos pretende difundir temas de interés profesional a nivel general y especialmente a sus colegiados.