Manual

Manual de Usuario, Structural Engineer 2d


Desde Quetzaltenango, Guatemala, en Desarrollo JLCP te damos la bienvenido a
Structural Engineer 2d, la calculadora estructural definitiva para Android. Resuelve marcos
estructurales con el método básico de las rigideces, lo que permite brindar solución exacta
y rápida a los problemas con que se enfrentan los diseñadores. Apps similares poseen una
creación de elementos estructurales por medio de dibujo sobre líneas guía predefinidas (no
por el usuario).

Nuestra Ventaja

Nosotros ofrecemos un método de entrada profesional para cada sección transversal,
nodo, elemento y carga que el usuario desea modelar; esto permite personalizar la ubicación
de cada elemento estructural, lo que brinda mayor versatilidad a nuestros usuarios, para
modelar las situaciones que se presentan en la vida real, todos los días.

Todo el procedimiento está basado y probado con los problemas de capítulo 16
(Análisis de marcos planos utilizando el método de la rigidez) de la octava edición del libro
de análisis estructural de R. C. Hibbeler.

Limite de nodos

En la versión gratuita el usuario puede crear hasta 9 nodos y tiene la opción de ver un
vídeo promocional (para mantener la app gratis) cuando se corre el análisis. Si lo hace, como
premio se imprimirá un reporte en formato .txt con la siguiente información: datos de las
secciones transversales creadas, datos de elemento, datos de la estructura (como la matriz
de rigidez total), datos de las cargas aplicadas (para analizar), las cargas conocidas (Qk), las
deflexiones conocidas (Dk).
Este archivo se genera dentro de la carpeta “Reports – StructuralAnalysis2d”, ubicada
en el almacenamiento interno de su dispositivo. En la misma carpeta y con el mismo
nombre del archivo .txt se guarda un archivo .jpg con la imagen del marco, para impresión.
Se tiene más información del reporte al final de este documento.

Modo de uso:

  1. Al instalar la app, se le solicitara permiso para acceder a los archivos en su dispositivo;
    eso es con el único fin de poderimprimir los archivos(.txt y .jpg), resultado de cada análisis
    que se realiza.
  2. Seleccione las unidades para trabajar: desea trabajar en unidades del sistema
    internacional(m) o inglés (ft).
  3. Lo primero que debe hacer es crear una sección transversal, en función del
    material y la forma del elemento estructural. Por ejemplo, podría crear una sección
    transversal que corresponda a una columna de concreto de 60cmx60cm y otra para una
    viga de 40cmx20cm. Se le presenta el número identificador (id) de esta sección, para que
    la pueda identificar posteriormente. Luego se le solicita que ingrese:
    3.1.Módulo de Elasticidad (E)
    3.2.Inercia de la sección (I)
    3.3.Área de la sección (A).
    Las unidades en que debe ingresar los datos, se expresan en la pantalla de la app, según
    cada sistema de unidades. Los datos se le pueden pedir con alguna notación numérica
    de base 10, con el fin de evitar errores en el ingreso por parte del usuario y en consonancia
    con la notación utilizada por los libros de texto.
    Si no ingresa ningún dato y guarda la sección, todos los valores se tomarán igual a uno,
    esto puede causar errores a la hora del análisis.
  4. Ahora debe crear los nodos que componen su estructura. Para poder realizar el
    análisis, la app necesita que existan al menos tres nodos creados. Si usted únicamente
    desea analizar una viga con dos apoyos, puede seccionarla en dos partes, creando un
    nodo en algún punto de la viga; esto no afectará el análisis y le dará más información de
    cómo se comportó la estructura al ser analizada. Se le presenta el número identificador
    (id) de este nodo, para que lo pueda identificar posteriormente. Después se le pide la
    siguiente información:
    4.1.Coordenada en “X” (horizontal) y “Y” (vertical). En metros para sistema internacional
    y en pies para el sistema inglés.
    4.2.Seleccionar si el nodo es un apoyo o no. Por defecto esta seleccionada la opción “No”
    4.3.Si es un apoyo, entonces se activarán los botos de abajo, donde debe seleccionar el
    tipo de apoyo: si es un pin o un empotramiento. Por el momento, solo se tienen estas
    dos opciones de apoyo, con dos y tres reacciones respectivamente.
    4.4.Para facilitar la creación de nodos, se añadió el botón “Guardar y crear otro nodo”: si
    lo presiona será enviado a una nueva pantalla para crear otro nodo. Si selecciona el
    botón “Guardar y regresar”, el nodo se guardará y usted regresará a la pantalla
    principal de la app, donde puede ver el dibujo de su estructura. Si no ingresa ningún
    valor las coordenadas se tomarán igual a cero.
  5. Es momento de crear los elementos que forman el marco estructural. Como se
    indicó antes, la app necesita al menos dos elementos para funcionar, por lo que, si usted
    desea analizar una viga simple, puede partirla en dos partes, incluyendo un nodo en un
    punto de su elección. Se le presenta el número identificador (id) de este elemento, para
    que lo pueda identificar posteriormente. Después se le pide la siguiente información:
    5.1.Debe seleccionar el nodo de inicio (N) del elemento, de la primera lista desplegable.
    5.2.Debe seleccionar el nodo de final (F) del elemento, de la segunda lista desplegable.
    5.3.Debe seleccionar la sección transversal que corresponde a este elemento, de la
    tercera lista desplegable.
    5.4.Al igual que la pantalla para crear nodos, también se tienen los botones “Guardar y
    crear otro elemento” y “Guardar y regresar” para regresar a la pantalla principal de la
    app.
  6. Una vez creados los elementos del marco, es hora de agregar las cargas a las que
    está sometida la estructura. Por seguridad la app solo le dejara crear cargas, cuando se
    hallan agregado al menos dos elementos. La app necesita tener al menos una carga
    creada, para poder correr el análisis. Para crear una carga, se le solicita lo siguiente:
    6.1.Debe seleccionar el elemento donde se va a aplicar la carga.
    6.2.Debe seleccionar el tipo de carga, para esto tiene 4 opciones, por el momento (se
    tienen planeado incluir más casos de carga en futuras versiones):
    6.2.1. Carga Puntual
    6.2.2. Carga Uniformemente distribuirá
    6.2.3. Carga distribuida de forma triangular
    6.2.4. Momento
    6.2.5. Por defecto esta seleccionada la carga puntual
    6.3.Debe ingresar la magnitud de la carga. Las dimensionales se muestran en la pantalla
    de la app, según el caso de carga seleccionado y el sistema de unidades de medida.
    6.4.Después de debe ingresar la distancia “A”, que es la distancia medida en metros o
    pies (según el sistema de medida), desde el nodo N del elemento, hasta el punto de
    aplicación de la carga, según los diagramas mostrados en los botones.
    6.5.También se tienen los botones “Guardar y crear otra carga” y “Guardar y regresar”
    para regresar a la pantalla principal de la app. Si no ingresa ningún valor los valores
    se tomaran igual a cero.
  7. Finalmente, luego de ingresar las cargas respectivas, presione este botón para
    correr el análisis en la estructura. La app procede a realizar los cálculos necesarios para
    resolver la estructura. Cuando finaliza, imprime los resultados en la pantalla para cada
    nodo se presentan las reacciones y desplazamientos respectivos.
    7.1.Si el usuario ve el video promocional (la publiciadad es necesaria para mantener la
    app gratis), se genera un archivo .txt cuyo nombre es la fecha y hora en que se
    genera en el siguiente formato “AAAAMMDDHHMM” (año mes día hora minuto). El
    reporte se explica más abajo. Este archivo se genera dentro de la carpeta “Reports –
    StructuralAnalysis2d”, ubicada en el almacenamiento interno de su dispositivo.
    7.2.También se genera un archivo .jpg, cuyo nombre es igual al del archivo .txt, creado
    en la misma carpeta. Esto para facilitar la identificación de los dos archivos de cada
    análisis realizado.
    Estos archivos se generan dentro de la carpeta “Reports – StructuralAnalysis2d”,
    ubicada en el almacenamiento interno de su dispositivo.
  8. Reporte
    El reporte se genera en el archivo .txt, cada vez que la app ejecuta un análisis y consta
    de 6 partes:
    8.1.Datos de la sección transversal: se muestra el módulo de elasticidad, inercia y área
    de las secciones transversales creadas.
    8.2.Datos de los elementos: para cada elemento se muestran los datos del nodo N y F
    para cada elemento, su longitud, factores de inclinación en X y Y y la matriz de rigidez
    global del elemento, con fines de verificación para proyectos grandes.
    8.3.Datos de la estructura, se muestra:
    8.3.1. El número de nodos, apoyos y elementos que componen la estructura al
    momento del análisis.
    8.3.2. Se imprime la matriz de rigidez de la estructura (K), con fines de verificación;
    esta matriz es la clave para resolver la estructura. Tiene un tamaño de
    [#nodos *3]x[#nodos *3]. Si la estructura tiene 3 nodos (incluyendo soportes),
    esta matriz será de 9×9. Si el marco tiene 18 nodos, esta matriz tendrá un tamaño
    de 54×54, etc.
    8.4.Datos de carga (para analizar)
    8.4.1. Para cada elemento se presenta su ángulo de inclinación y las cargas aplicadas,
    pasadas a sus equivalentes de empotramiento perfecto y descompuesta en
    componentes x,y,z.
    8.4.2. Las cargas conocidas (Qk): es el vector de cargas conocidas en la estructura, y
    depende de las cargas aplicadas y del caso de apoyo del marco.
    8.4.3. Las deflexiones conocidas (Dk): es el vector de deflexiones conocidas en la
    estructura y depende de la condición de apoyo. En un empotramiento las
    deflexiones en los tres sentidos están restringidas (iguales a cero siempre), pero
    en un apoyo pineado, solo dos sentidos están restringidos y dado que no hay
    restricción al momento se tendrá un desplazamiento en ese sentido.
    8.5.Resultados:
    8.5.1. Se aplica la ecuación Qk = k11 * Du, para despejar el vector Du que contiene los
    desplazamientos en los nodos, que no son apoyos y en las reacciones no
    restringidas de apoyos no empotrados.
    8.5.2. Seguidamente se aplica la ecuación Qu = k21*Du, que se resuelve para Qu que
    es el vector de las reacciones en los nodos. Estas reacciones se imprimen, junto a
    al equivalente de las cargas aplicadas, en empotramientos perfectos con fines de
    análisis.
    8.5.3. Finalmente se presentan las cargas internas en los elementos, con la intención
    de facilitar el diseño estructural. Se presenta la resultante de la carga final
    aplicada en el elemento, más la condición de empotramiento perfecto, definida
    por la condición de carga. ¡Esto da como resultado las cargas finales en cada
    elemento del marco estructural, para que puedas diseñar felizmente!!!