Curso:

Física en la Arquitectura



Introducción

El objetivo de este curso es entregar las herramientas para que el arquitecto sea capaz de diseñar construcciones que maximizan la calidad de vida de las personas que los usan para vivir y/o trabajar.

El curso se basa en los conocimientos adquiridos en los años que trabaje en el área de investigación y diseño de productos de la empresa Hilti de Schaan Liechtenstein conocida por sus equipos para la fijación y perforación en la construcción. Esta además dedicado a la memoria del arquitecto Jorge Bennewitz que fue como un padre para mi y que participo en la estructuración de los contenidos. Su preocupación se centraba en que muchos futuros arquitectos no cuenten con las herramientas físicas adecuadas para crear espacios óptimos y seguros para vivir y trabajar.

RESULTADO DEL APRENDIZAJE

RESULTADOS DEL APRENDIZAJE ACTIVIDADES EDUCATIVAS Trabajo Virtual-Presencial Trabajo Autónomo
Estima el flujo de calor para asegurar que el diseño asegure un clima interno percibido como acogedor en la construcción. Unidad 1: Estudio del flujo de calor y radiación por las estructuras para poder calcular temperatura y humedad dentro de las edificaciones. Nota 1 Nota 2
Estima los niveles de ruido para asegurar que el diseño tenga una acústica interna adecuada y aminore perturbaciones sonoras no deseadas. Unidad 2: Estudio de la transmisión de sonidos en ambientes y estructuras para calcular el efecto sobre la acústica interna. Nota 1 Nota 2
Estima los niveles de luminosidad para asegurar que el diseño tenga una adecuada iluminación natural de día y artificial de noche. Unidad 3: Estudio de la transmisión de luz en estructuras para calcular la luminosidad tanto de luz natural como luz artificial necesaria. Nota 1 Nota 2
Estudia los efectos climáticos sobre el diseño para aprovechar los beneficio y minimice los efectos adversos de las situaciones a la que esta expuesta. Unidad 4: Estudio de vientos y lluvia para calcular los efectos sobre las construcciones. Nota 1 Nota 2
Estima las deformaciones de la estructura diseñada para asegurar un comportamiento mecánico que soporta cargas normales (comportamiento del suelo) y esporádicas (tectónico, climático). Estudio de las bases mecánicas que permiten calcular deformaciones y tensiones para comprender los eventuales daños que pueden surgir. Nota 1 Nota 2

Nota 1: El alumno consulta el material teórico (pdf's, link en la página web del curso) y los videos de los principales conceptos y formas de aplicar (subidos a la plataforma youtube, link en la página web del curso). El rol de la clase es ir presentando los conceptos e ir discutiendo los distintos puntos para aclarar eventuales dudas. Como apoyo cada clase cuanta con una checklist de los conceptos, relaciones y magnitudes que el alumno debe llegar a dominar en la sesión. Dicha checklist también está disponible en la página web del curso y es la base para una mini-interrogación al final de la clase correspondiente (3 preguntas con alternativas).*

Nota 2: Cada semana se inicia un estudio de un caso centrado en el tema de la semana. Se busca incentivar que los alumnos trabajen los casos en grupos aunque la entrega es individual y sobre la base de datos numéricos que difieren de alumno a alumno para evitar la copia sin haber comprendido el desarrollo. La solución emplea en sistema Physics Cases (presente en la página web del curso), que revisa el trabajo del estudiante y le señala los posibles errores. De esta forma existe un control directo del trabajo, nivel de avance y acierto por alumno. Cada caso se realiza además una validación en que el alumno debe explicar el caso, cómo y para que realizo los principales cálculos y que tipo de análisis se puede realizar. El alumno puede valerse de sus apuntes del trabajo realizado para contestar por lo que la revisión es simple y rápida. Si la validación es satisfactora, se valida el puntaje/nota alcanzado en el ejercicio. De lo contrario se realiza una revisión oral y se deja la nota en base al % del dominio del caso en revisión.*

DETALLE

DETALLE UNIDAD 1 UNIDAD 2 UNIDAD 3 UNIDAD 4 UNIDAD 5
Titulo ¿Cómo se debe diseñar para lograr adecuadas temperatura y humedad? ¿Cómo se debe diseñar para lograr optima acústica interior y baja perturbación externa? ¿Cómo se debe diseñar para lograr iluminación natural y artificial adecuada? ¿Cómo se debe diseñar para evitar efectos adversos de vientos y lluvias? ¿Cómo diseñar para asegurar la estabilidad de la construcción ante fuerzas externas?
Actividad, Problema ¿Cómo se modela el flujo de calor?¿Qué condiciones de temperatura y humedad son agradables? ¿Cómo se modela la transmisión de sonido?¿Cómo se preserva sonido deseado y evita no deseado? ¿Cómo se modela el ingreso y generación de luz en edificaciones?¿Cuanta luz se necesita donde? ¿Cómo se modela el efecto del clima sobre las estructuras?¿Qué peligros existen y como se evitan? ¿Cómo se modela el efecto de fuerzas sobre las estructuras?¿Qué peligros existen y como se evitan?
Contenidos más importantes a abordar durante el desarrollo del taller - Calor y Humedad
- Clima Interno
- Protección ante incendio
- Sonido
- Propagación
- Percepción
- Luz y Propagación
- Luz natural y artificial
- Percepción
- Viento
- Agua y Humedad
- Balance energético
- Deformación
- Fundamentos
- Ruptura
Desempeños específicos o Resultados de aprendizaje específicos - Estimar flujo de calor
- Estimar radiación térmica
- Estimar temperatura
- Estimar humedad
- Estimar transmisión de sonido
- Estimar acústica interna de salas
- Estimar de contención de ruido
- Estimar luz natural incidente
- Estimar propagación de luz
- Estimar necesidad de luz artificial
-Estimar flujos de aire
- Estimar efecto de viento
- Estimar efecto de lluvia
- Estimar deformación de estructuras
- Estimar daños posibles
- Estimar efectividad de medidas
Indicadores de desempeño Completo el caso correctamente (mínimo 50%) y se verifico su autoría. Completo el caso correctamente (mínimo 50%) y se verifico su autoría. Completo el caso correctamente (mínimo 50%) y se verifico su autoría. Completo el caso correctamente (mínimo 50%) y se verifico su autoría. Completo el caso correctamente (mínimo 50%) y se verifico su autoría.
Evidencias Casos resueltos y puntaje de la verificación de autoría. Casos resueltos y puntaje de la verificación de autoría. Casos resueltos y puntaje de la verificación de autoría. Casos resueltos y puntaje de la verificación de autoría. Casos resueltos y puntaje de la verificación de autoría.

CALENDARIO DE ACTIVIDADES

Titulo Teoría Práctico
1 Termodinámica
1.1 Calor y Humedad
1.2 Clima interno
1.3 Protección ante incendio
2 Acústica
2.1 Sonido
2.2 Propagación
2.3 Percepción
3 Óptica
3.1 Luz y Propagación
3.2 Luz natural y artificial
3.3 Percepción
4 Clima
4.1 Viento
4.2 Agua y Humedad
4.3 Balance energético
5 Mecánica
5.1 Deformación
5.2 Fundamentos
5.3 Ruptura
Cierre de Casos

NORMAS DE EVALUACION

  1. Siguiendo el Artículo 24 la asistencia exigida a clases será de un 70%.
  2. El alumno resuelve un total de 12 casos (uno por semana) basado en el tema de la semana. El desarrollo es apoyado por el sistema que va corrigiendo y apoyando al alumno para que logre la solución correcta. La nota para cada caso se calcula en base al porcentaje de avance alcanzado. Esto si el alumno logra demostrar mediante el mecanismo de validación (punto 3) que domina el trabajo realizado.
  3. Para validar se requiere de que el alumno, usando un programa diseñado para ello, filme una breve explicación de como realizo el trabajo. Debe ser capaz de explicar el contexto, los parámetros que estimo, los cálculos principales que realizo y discutir los resultados obtenidos. La validación no lleva nota, solo valida que el avance logrado es dominando por el alumno. El mecanismo es necesario ya que con la ayuda del sistema que corrige es posible resolver el caso por mera adivinanza sin haber aprendido.
  4. La evaluación de los casos es ponderada con la de la verificación dando un nivel de comprensión en porcentaje que luego se puede llevar a una nota entre 1 (0%) y 7 (100%). La nota de los casos vale el 70% de la nota final.
  5. Adicionalmente se toman al final de cada clase la denominada "checklist" que consiste en tres preguntas contenidas en un documento de igual número disponible antes de la clase. El test es de alternativas múltiples, tiene tres preguntas, una correcta lleva a un punto, una incorrecta a -0.25 (cada pregunta tiene 5 alternativas de modo que si se contestan al azar el puntaje promedio será 0). Como se exige una asistencia mínima de 70% se elimina el 30% de las respuestas (de preferencia las incorrectas). La nota de las checklist vale el 30% de la nota final.
  6. Si no se logra la nota mínima de 3.5 como promedio final se considera reprobado el ramo. Si el promedio de presentación a examen resulta entre 3.5 y 4 y se cumple el requisito de asistencia a clases (70%), de acuerdo a la reglamentación vigente (Articulo 30) el proceso evaluativo contempla un examen de carácter global de ponderación 30%. Como alternativa, el alumno puede elegir continuar trabajando en los casos para subir su nota final dentro del plazo de toma de examenes. Esta opción tambien se da a los alumnos que no lograron la nota final 3.5, que tengan en las checklist a lo menos un 4.0 y que logren en los casos a lo menos un 5.0. De lo contrario se les mantiene la nota inferior a 3.5.

BIBLIOGRAFIA

Set de presentaciones (set teoría y set formulas & casos para cada tema) disponibles en www.gphysics.net
Adicionalmente se provee documentación de apoyo como referencias a libros, papers y videos relativos a los distintos capítulos.


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