Asociación Española de XVIII CONGRESO NACIONAL
Ingenie ía Mecánica DE INGENIERÍA MECÁNICA
Enseñanza de Teo ía de Es uc u as median e el diseño, cálculo,
cons ucción y ensayo de modelos
P. Gal ín, M. Solís, A. Rome o
Depa amen o de Mecánica de Medios Con inuos, Teo ía de Es uc u as e Ingenie ía del Te eno. Uni e sidad de Se illa
{ped ogal in,msolis,a o}@us.es
Resumen
Es e abajo p esen a los esul ados de una expe iencia de inno ación docen e den o de la docencia en el
ámbi o de las es uc u as en la i ulación de Ingenie ía Indus ial en la Uni e sidad de Se illa. La me odología
docen e aplicada p e ende mo i a al alumno al ap endizaje p omo iendo el diseño, cálculo, cons ucción y
ensayo de es uc u as. De es a o ma, el alumnado se o ma no sólo como calculis a, sino ambién desa olla
habilidades que le pe mi en comp ende el uncionamien o de las es uc u as. El p oyec o aba ca asigna u as
impa idas en e ce y quin o cu so de la i ulación. En e ce cu so, los es udian es inician su o mación
es uc u al con la asigna u a Teo ía de Es uc u as en la cual se les ansmi en los undamen os básicos
median e el diseño, ab icación y ensayo de es uc u as de made a de balsa. Los alumnos disponen de
p og amas in o má icos pa a op imiza el diseño de sus modelos p e iamen e a su cons ucción y pos e io
ensayo en el labo a o io. T as es a p ime a ap oximación a la Teo ía de Es uc u as, el alumno se o ma en
concep os mas a anzados, como el compo amien o dinámico de las es uc u as y las ines abilidades, en ipos
es uc u ales pa icula es como son los casos de las placas y las es uc u as lamina es, y en ma e iales
es uc u ales como el ace o y el ho migón. An es de inaliza sus es udios, el alumno se uel e a encon a con
una me odología docen e basada en el ap endizaje a a és de p oyec os en la asigna u a Análisis Expe imen al
de Es uc u as. En es e caso los p oyec os que esuel e el alumno eco en pa e de la casuís ica que se
encon a á p o esionalmen e una ez eg esado. Es e abajo p esen a las en ajas de es a me odología desde el
pun o de is a de la enseñanza en ingenie ía.
INTRODUCCIÓN
En la Escuela Técnica Supe io de Ingenie os de la Uni e sidad de Se illa los conocimien os de Teo ía de
Es uc u as se ansmi en a los alumnos desde el e ce al quin o cu so de la i ulación de Ingenie o Indus ial. En
e ce cu so, odos los alumnos de la i ulación es udian las bases de la ma e ia y, en cua o y quin o cu so,
aquellos alumnos que in ensi ican sus nociones en Mecánica o Cons ucción con inúan adqui iendo ideas más
a anzadas ace ca del compo amien o de las es uc u as. Desde hace cinco años, se ha pues o en ma cha una
expe iencia de inno ación docen e que p e ende mo i a al alumno al ap endizaje p omo iendo el diseño,
cálculo, cons ucción y ensayo de es uc u as. De es a o ma, el alumnado se o ma no sólo como calculis a, sino
ambién desa olla habilidades que le pe mi en comp ende el uncionamien o de las es uc u as.
En e ce cu so, los es udian es inician su o mación es uc u al con la asigna u a Teo ía de Es uc u as en la cual
se les ansmi en los undamen os básicos median e el diseño, ab icación y ensayo de es uc u as de made a de
balsa. Los alumnos disponen de p og amas in o má icos pa a op imiza el diseño de sus modelos p e iamen e a
su cons ucción y pos e io ensayo en el labo a o io. T as es a p ime a ap oximación a la Teo ía de Es uc u as,
el alumno se o ma en concep os más a anzados, como el compo amien o dinámico de las es uc u as y las
ines abilidades, en ipos es uc u ales pa icula es como son los casos de las placas y las es uc u as lamina es,
y en ma e iales es uc u ales como el ace o y el ho migón. An es de inaliza sus es udios, el alumno se uel e a
encon a con una me odología docen e basada en el ap endizaje a a és de p oyec os en la asigna u a Análisis
Expe imen al de Es uc u as. En es e caso los p oyec os que esuel e el alumno eco en pa e de la casuís ica
que se encon a á p o esionalmen e una ez eg esado: medida de ensiones, desplazamien os y cu a u as,
e ue zo de igas, ob ención de los pa áme os modales, medida de ib aciones y écnicas de de ección de daño.
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En cuan o a la u ilización de nue as Tecnologías de In o mación y Comunicación, se han incluido ambas
asigna u as den o de la pla a o ma de enseñanza i ual de la Uni e sidad de Se illa. En es a pla a o ma, se
encuen an a disposición de los alumnos odos los documen os usados en el desa ollo de las clases. También
ienen allí a su disposición una desc ipción de las p ác icas, ecu sos audio isuales, p egun as pa a su
au oe aluación del conocimien o de las asigna u as, y o os documen os de in e és.
TEORÍA DE ESTRUCTURAS
En e ce cu so de la i ulación Ingenie o Indus ial, los alumnos es udian los concep os básicos de la Teo ía de
Es uc u as en e los cuales se encuen an el mé odo de lexibilidad y el mé odo de igidez y cómo ob ene a
pa i de ellos los desplazamien os y es ue zos que su en las es uc u as cuando es án some idas a sus ca gas de
diseño. Con la supe ación de es á asigna u a, los alumnos es aban lis os pa a empeza a es udia o os aspec os
más a anzados, como las ines abilidades, la dinámica y ambién, pa a en ende la o mulación del mé odo de los
elemen os ini os. Sin emba go, pa ecía que los es udian es no enían la imp esión que los conocimien os que
acababan de adqui i le si ie an pa a diseña , calcula y cons ui una es uc u a eal. Pa a esol e es a
sensación se in oduje on dos p ác icas, una in o má ica y o a de labo a o io. En la p ác ica in o má ica los
alumnos calculan median e un p og ama que implemen a el mé odo de igidez un pó ico de una na e indus ial
me álica. En la p ác ica de labo a o io, los alumnos ensayan y miden los desplazamien os y ensiones que se
p o ocan en un pó ico me álico cuando es á some ido a una ue za conocida. Además, los alumnos compa an
los da os medidos en el pó ico con el que p edice la Teo ía de Es uc u as. De es a o ma, los es udian es en
que el compo amien o eal de la es uc u a se co esponde con los undamen os eó icos que han es udiado
p e iamen e.
No obs an e, pa a comple a más la docencia se ha in oducido una e ce a p ác ica en la que los alumnos deben
diseña , calcula , cons ui y ensaya has a la o u a, una es uc u a de made a, en pa icula , de pali os de
made a como los que se usan pa a los helados. En es a e ce a p ác ica sólo se les exige a cada g upo de dos
alumnos que la es uc u a cumpla un de e minado obje i o, siendo el es o de los pa áme os lib es y a diseña
po ellos. Po ejemplo, en el p ime año en el que se puso en p ác ica es á me odología, la cons ucción debía
sal a un ano de 50 cm (Figu a 1). En es e úl imo año, la es uc u a debía se capaz de ele a una ca ga que se
encon aba a 50 cm del pun o de apoyo (Figu a 2).
De es a o ma, los alumnos se en en an a aquellos p oblemas que pueden encon a se cuando diseñen una
es uc u a en su ida p o esional. Aquellos que empiezan con que no odos los da os es án disponibles y que
e minan en como ejecu a las uniones en e las ba as co ec amen e pa a que no sean los pun os más débiles de
la es uc u a. Des aca ambién que, aunque en es e es adio de su o mación aún no conocen los p oblemas de
ines abilidades que pueden ene las es uc u as, si ienen que esol e ba as cuyos es ue zos de comp esión
pueden p o oca el pandeo y que equie en de secciones con mayo adio de gi o pa a pode esis i los es ue zos
que las solici an.
El diseño, cálculo, cons ucción y ensayo de la es uc u a la ealizan los alumnos en g upos de dos con la
con inúa ayuda de los p o eso es de la asigna u a de mane a que se omen a la discusión écnica. También es o
implica una g an ca ga docen e pa a el p o eso ado implicado en la docencia. Una ez los alumnos acue dan la
ipología de es uc u a con la que quie en esol e el p oblema empiezan a ealiza los cálculos que, en algunas
ocasiones, les obligan a modi ica la ipología p e is a. A con inuación, una ez diseñada y calculada la
es uc u a, se les apo a el ma e ial de cons ucción consis en e en pali os de made a, adhesi o y, pa a aquellos
que los es imen opo uno, alamb es que ac úan en las es uc u as como i an es. Las p opiedades mecánicas de
dichos ma e iales es án disponibles y ambién se les da la opción de ensaya a comp esión cualquie ipo de ba a
que diseñen. Los alumnos ienen disponible el ma e ial exis en e en el labo a o io pa a la cons ucción de la
es uc u a.
Una ez cons uida, los alumnos en egan una memo ia del p oyec o en la que explican odo el p oceso de
diseño, cálculo y cons ucción y es iman la ca ga de o u a de la es uc u a basándose en los esul ados ob enidos
con un p og ama in o má ico basado en el mé odo de igidez. Dicha memo ia iene que se de endida delan e de
los p o eso es de la asigna u a an es del ensayo que lle a á a la es uc u a has a su colapso. La e aluación de la
p ác ica depende del diseño es uc u a, y ambién de la elación en e la ca ga de colapso y el peso de la
es uc u a, y de la elación en e la ca ga de colapso y la ca ga de allo p e is a po los alumnos según sus
cálculos.
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Fig. 1. Es uc u as de made a ealizadas los alumnos e imágenes de algunos de los ensayos.
Fig. 2. Es uc u a de made a ipo g úa ealizada po un g upo de alumnos pa a ele a una ca ga.
Los esul ados ob enidos en los cu sos académicos en los que se ha desa ollado es a me odología docen e han
sido muy buenos, siendo el po cen aje de alumnos que ealiza la e ce a p ác ica y que supe a la asigna u a en
o no al no en a po cien o. Además, los alumnos que pa icipan en el p oyec o se in oluc an en g an medida y
de al o ma que la mayo ía de ellos se especializa o bien en Mecánica o bien en Cons ucción. En es as
in ensi icaciones, en los cu sos de cua o y quin o, es udian el compo amien o dinámico de las es uc u as y las
ines abilidades, ipos es uc u ales pa icula es como son los casos de las placas y las es uc u as lamina es, y
ma e iales es uc u ales como el ace o y el ho migón. Po úl imo, an es de inaliza sus es udios de la i ulación
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de Ingenie o Indus ial, el alumno se uel e a encon a con una me odología docen e basada en el ap endizaje a
a és de p oyec os en la asigna u a Análisis Expe imen al de Es uc u as.
ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE ESTRUCTURAS
En la asigna u a análisis expe imen al de es uc u as se han aplicado dis in os sis emas de enseñanza y
e aluación desde su implan ación en el plan de es udios, si bien en odos los casos se ha undamen ado en el
ap endizaje basado en p oyec os. Se a a de una asigna u a de úl imo cu so encaminada a ansmi i
conocimien os especializados y de aplicación p ác ica, basándose en los conocimien os p e ios adqui idos en
o as asigna u as de la misma á ea de conocimien o. Es os conocimien os p e ios, así como la p opia madu ez
del alumnado de los úl imos cu sos, acili an la implemen ación de la me odología docen e desa ollada en la
asigna u a.
La me odología docen e desa ollada ha sido siemp e simila , si bien se han ido haciendo a iaciones en la
o ganización del abajo a ealiza po pa e del alumno, a iando de alguna mane a el en oque y ambién las
o mas de e aluación. Es os cambios han ido encaminados a consegui una mejo a en la consecución de los
obje i os plan eados, pe o ambién son necesa ios po o o lado pa a man ene la a ención y la mo i ación en la
docencia del p opio p o eso ado. Po o o lado, se e i a la ansmisión de ma e ial, esul ados y expe iencias po
pa e de alumnos de cu sos an e io es, que des i úan el desa ollo de la asigna u a y la c edibilidad del abajo
ealizado po los alumnos.
Inicialmen e el abajo p ác ico consis ió en la ealización a lo la go del cu so de un pequeño abajo de
in es igación sob e el compo amien o de un elemen o es uc u al singula ( igas de ho migón a mado
e o zadas ex e namen e con pla abandas de ib a de ca bono). Den o de ese abajo se incluían dis in os ipos
de ensayos, ins umen ación, e c. La idea de es a me odología e a que el alumno ealizase un abajo de la ga
du ación, que comp endiese odo el cu so, y que po medio de la aplicación de sus conocimien os p e ios y de
los adqui idos en la asigna u a, llegase a es udia , analiza y saca conclusiones sob e un p oblema nue o pa a él.
Es o incluía el en en amien o a si uaciones de ince idumb e y iesgo de come e e o es p opios del desa ollo
de un abajo no edoso. Al inal del cu so, se en egaba una memo ia del abajo desa ollado, que se p esen aba
en público an e el p o eso ado.
Fig. 3. Pegado de la pla abanda de ib a de ca bono sob e igas de ho migón a mado.
Es e plan eamien o o iginal esul ó de g an in e és, y posibili ó la pues a a pun o de la asigna u a, lo cual no
esul aba a ea ácil po se la p ime a ez que se impa ía una asigna u a sob e es a ma e ia. A pa i de ahí, se
ue modi icando el p og ama de p ác icas pa a consegui un mayo endimien o, mo i ación y ap endizaje po
pa e del alumno. Así, se op ó po ealiza una se ie de p ác icas, que esul aban se gene almen e independien es
las unas de las o as, y que p e endían e o za la cons ancia en el abajo del alumno, la ilus ación de con enidos
eó icos y la asimilación de las ideas más impo an es elacionadas con la asigna u a. Es e cambio ambién
espondió a la pe ición po pa e del alumnado de un mayo o den y egula idad en el abajo a desa olla a lo
la go del cu so, lo que conlle aba ealiza una e aluación con inua.
Se han ido poniendo en ma cha dis in as p ác icas en los dis in os cu sos impa idos. Con es as sesiones
p ác icas, en las que cada uno de los alumnos desa olla sus habilidades en el labo a o io, se p e ende ecoge la
mayo pa e de los aspec os que pueden encon a se en el análisis expe imen al de es uc u as: lenguajes de
p og amación (LabView y Ma lab), uncionamien o y manejo de ansduc o es (de desplazamien o, bandas
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ex ensomé icas, acele óme os, geó onos, ib óme os láse ), ca ac e ís icas y con igu ación de sis emas de
adquisición de da os y máquinas de ensayo, diseño y mon aje de ensayos, e incluso la pa icipación en la
ealización de ensayos sob e es uc u as eales (compo amien o dinámico de puen es, pasa elas, ib aciones
inducidas po á ico odado de ehículos o enes, e c.). Como una ac i idad adicional, se ealizan en la medida
de lo posible isi as a emp esas e ins alaciones elacionadas con las Es uc u as.
Fig.4. Pegado de banda ex ensomé ica sob e p obe a de ho migón.
Fig.5. Ensayo de lexión de iga me álica.
Fig.6. Iden i icación de pa áme os modales de una es uc u a bajo el e ec o de una ca ga mó il.
Fig. 7. Iden i icación dinámica de una es uc u a eal con acele óme os sinc onizados ía GPS.

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Fig.8. Medida de las ib aciones inducidas po el á ico odado en un puen e.
Fig.9. Aplicación de écnicas de de ección de daño a igas de ho migón a mado e o zadas ex e namen e.
En o al, la asigna u a incluye doce sesiones de abajo de labo a o io que se ealizan en g upos educidos, que
has a la echa han sido de cinco alumnos como máximo. Es o esul a undamen al pa a consegui la implicación
del alumno en las a eas a ealiza en el labo a o io y la comp ensión de los con enidos que se p e enden
ansmi i . Las memo ias del abajo ealizado semanalmen e se en egan po pa ejas, y p e iamen e a la en ega
se ealizan p esen aciones del abajo ealizado en e al p o eso ado y el es o de alumnos.
Median e las sesiones p ác icas, la elabo ación de in o mes y la p esen ación o al del abajo ealizado, la
asigna u a p e ende o alece habilidades del alumno en aspec os como la exp esión o al y esc i a, el abajo en
equipo, la capacidad de análisis, sín esis y au oc í ica, además del ap endizaje de con enidos elacionados
di ec amen e con la ma e ia de la asigna u a.
El sis ema de e aluación se basa en la e aluación con inua pe o ambién incluye un examen po esc i o, en la
que se ealizan p egun as an o del con enido eó ico de la asigna u a como del abajo ealizado en las p ác icas.
Es e examen es no malmen e sencillo (el con enido eó ico de la asigna u a no es ni ex enso ni complicado) y es
de an solo una ho a de du ación. La no a de es e examen supone el 30% de la no a inal, y el 70% es an e
p o iene de la no as de p ác icas. La e aluación de la asigna u a incluye ambién un sis ema de au oe aluación,
pa a comp oba el g ado de acue do en e las cali icaciones ob enidas según el c i e io del p o eso ado y las que
p opusie an los alumnos. En es e sis ema de au oe aluación, cada alumno p opone una cali icación pa a sí
mismo y el es o de compañe os de su g upo de p ác icas, de los que iene in o mación de p ime a mano sob e el
abajo que han ealizado. El esul ado de es a expe iencia de au oe aluación ha sido posi i o, ya que las
des iaciones son ípicamen e meno es a un pun o con espec o a las p opues as, y cuali a i amen e la
dis ibución de las cali icaciones en e los miemb os de un g upo suele coincidi con las que p oponen los
alumnos. En los p óximos años, se iene p e is o que el sis ema de au oe aluación si a pa a e o za la
ma ización de cali icaciones en e los alumnos, de o ma que en base a la dis ibución de cali icaciones que
o o guen, a ec en a las cali icaciones p opues as po el p o eso ado, p emiando a los alumnos que más es ue zo
han hecho y penalizando la de los menos aplicados, de acue do al p opio c i e io de los mismos alumnos.
T as cinco años in oduciendo es a me odología docen e se puede deci que los esul ados son excelen es, con un
g ado de sa is acción muy al o an o po pa e del alumnado como po el p o eso ado. Al inaliza cada cu so
académico se han ealizado encues as sob e la calidad de la docencia (o ganización de la asigna u a, con enidos
eó icos y p ác icos, sis emas de e aluación, e aluación del p o eso ado, e c.). Los esul ados de es as encues as
indican que los alumnos ag adecen es a o ma de ap endizaje, aunque ello les suponga un mayo ni el de
es ue zo y dedicación.
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CONCLUSIONES
En es e abajo se han p esen ado los esul ados de una expe iencia de inno ación docen e den o de la docencia
en el ámbi o de las es uc u as en la i ulación de Ingenie ía Indus ial en la Uni e sidad de Se illa. La
me odología docen e aplicada p e ende mo i a al alumno al ap endizaje median e la enseñanza basada en
expe iencias p ác icas que además pe mi en el a amien o de aspec os ans e sales en la o mación del alumno.
La espues a del alumnado a es e ipo de enseñanzas es muy posi i a. Po su pa e, el p o eso ado se ha sen ido
mo i ado y sa is echo con la implemen ación de es as nue as me odologías, a pesa del iempo que ello conlle a.
Las me odologías docen es aplicadas esul an adecuadas además pa a su implemen ación den o del nue o
Espacio Eu opeo de Educación Supe io . No obs an e, y dado el es ue zo que conlle a pa a el p o eso ado es e
ipo de me odologías, es o solo esul a aplicable en g upos de alumnos educidos. Es o ocu e en la asigna u a de
quin o cu so de Análisis Expe imen al de Es uc u as, pe o no en la asigna u a oncal de Teo ía de Es uc u as,
donde la me odología plan eada solo ha podido se implan ada con ca ác e de abajo olun a io. Pa a la
gene alización de es e ipo de me odología en o ma de abajo obliga o io, se ía necesa io aumen a los ecu sos
humanos disponibles pa a la impa ición de la asigna u a. Es e aumen o de los ecu sos se encon a ía
plenamen e jus i icado según los bene icios ob enidos en cuan o al aumen o de la calidad en la o mación del
alumno que supone es e ipo de expe iencias.