Programas para aprender estructuras
Por excelencia, el cálculo y diseño de estructuras, es una de las asignaturas más difíciles de la carrera de arquitectura e ingeniería. Saber cómo funcionan, entender los conceptos básicos y realizar operaciones matemáticas adecuadas ¡no es tarea sencilla!
Aunque con los años han aparecido tecnologías que ayudan a una mejor comprensión de cómo funcionan las estructuras metálicas y arquitectónicas, la formación es compleja.
Hoy presentamos tres programas didácticos de estructuras totalmente gratuitos. Simuladores interactivos en 2D y 3D educativos creados por Gennaro Senatore, que pueden marcar la diferencia entre no entender nada o saber lo que estamos haciendo, de una forma sencilla.
¿Qué tienes que saber sobre estos software de estructuras?
Estos programas son gratis y están realizados por Gennaro Senatore, que es Director de Investigación (Sistemas Estructurales Inteligentes) en el Instituto de Estructuras Ligeras y Diseño Conceptual (ILEK) de la Universidad de Stuttgart. Además:
- Son programas para el aprendizaje de cómo funcionan las estructuras y «jugar» con ellas, sea montándolas o manipulándolas.
- Se instalan en el ordenador. Tendremos que bajarnos el Software.
- Para que los programas funcionen correctamente necesitamos un PC o Mac con la última versión de Java instalada que puedes descargar AQUÍ.
- Los 3 programas están en la página oficial de Gennaro Senatore que puedes descargarlos desde AQUÍ pinchando en la imagen correspondiente a cada software. También puedes ver los simuladores en Expedition Workshed.
A partir de aquí, añadimos información de cada uno de los programas para aprender estructuras…
1.- PushMePullMe 2D para manipular formas estructurales
Estamos ante un software dinámico que permite manipular formas estructurales metálicas para proporcionar una comprensión de su comportamiento bajo una carga.
Moviendo tu propio ratón, puedes imitar una carga y ver cómo actúa sobre el diseño observando las reacciones resultantes en tiempo real sobre la estructura. Vídeo resumen del software para aprender estructuras:
⚠ ¿Qué modelos didácticos hay en el software estructural 2D?
Hay diferentes pórticos, vigas y voladizos. Encontrarás todos los siguientes modelos interactivos en 2D:
⚠ Cómo se instala el programa:
- Recuerda, necesitamos un PC o Mac con la última versión de Java instalada para ejecutar PushMePullMe.
- Descargar el programa PushMePullMe desde la página oficial de Gennaro Senatore.
- Descomprimir la carpeta de PushMePullMe
- Ejecutar cada ejemplo entrando en carpeta. Por ejemplo:
Además, para una mejor comprensión de cómo se producen los cálculos. Hay unas guías en formato PDF que puedes consultar desde AQUÍ (Sección PUSH ME PULL ME WORKSHEETS) y son referentes a:
- Guía de las convenciones de signos utilizadas en los modelos Push Me Pull Me
- Hoja de trabajo 1: Modelado lineal de estructuras reales
- Hoja de trabajo 2: Deflexión de vigas
- Hoja de trabajo 3: Deflexión de marcos bidimensionales
- Hoja de trabajo 4: Relación entre carga y reacciones
- Hoja de trabajo 5: Reacciones y diagramas de fuerzas cortantes
- Hoja de trabajo 6: Momentos de flexión y fuerza cortante
- Hoja de trabajo 7: Forma desviada y momentos de flexión
Recuerda que tenemos un artículo sobre un juego físico para aprender estructuras que está genial.
2.- PushMePullMe 3D para crear estructuras
Este software para aprender estructuras, te permite construir, alterar y manipular diseños estructurales en 3D, tanto metálicas como arquitectónicas.
El motor del programa es capaz de calcular campos de tensión integrales y desplazamientos, incluyendo el movimiento del cuerpo rígido, para cables, barras y componentes de viga en tiempo real.
La herramienta calcula continuamente el equilibrio de fuerzas en la forma deformada, facilitando la detección de formas y la mejora de la misma. Un ejemplo:
⚠ ¿Qué modelos didácticos hay en este software 3D para aprender estructuras?
En este caso, empiezas desde «cero». Un lienzo en blanco donde podrás crear estructuras en 3D y aplicar diferentes opciones para manipular el dibujo (Puedes Exportar/Importar dibujos). Como opcional, desde el esta lista del canal de Youtube tienen algunos tipos de estructuras y cómo se han creado:
Aprender a utilizar el programa cuesta un poco, es aconsejable ver los vídeos de la lista adjunta desde la estructura básica a la compleja
Algunas de las características más importantes de este software son :
- Construir estructuras utilizando elementos con rigidez flexional, cortante, torsional y axial.
- El motor ha sido validado y comparado con soluciones analíticas conocidas.
- Trazado analítico de tensiones, fuerzas de reacción, diagrama de flexión, diagrama de cizalladura y desplazamientos.
- Arrastrar y soltar para cambiar dinámicamente el tipo de elemento y el tipo de soporte.
- Ventana de selección múltiple de elementos, nodos y cargas..
- Aplicar/editar (magnitud y dirección) cargas uniformes distribuidas.
- Aplicar/editar (magnitud y dirección) cargas puntuales.
- Plano de rejilla redimensionable dinámicamente para dibujar geometría.
- Navegador (estilo Revit) integrado para dibujar en 3D.
- Importación/exportación de geometría como DXF, en 3DM (Rhino4). Y exportación a jpeg, pdf.
- Se ejecuta en su propia ventana que se puede redimensionar y poner en modo de pantalla completa.
⚠ Cómo se instala el programa:
- Recuerda, necesitamos un PC o Mac con la última versión de Java instalada para ejecutar PushMePullMe.
- Descargar el programa PushMePullMe desde la página oficial de Gennaro Senatore.
- Pinchar en el archivo descargado. Cuando aparezca el mensaje de seguridad, haga clic en el botón «Ejecutar» y marque la casilla «No volver a mostrar esto».
- Te aparecerá un icono nuevo en la pantalla del ordenador «PushMePullMe», sólo necesitas hacer clic para que se abra el programa.
3.- CATASTROPHE para ver cómo colapsan estructuras
En este caso, el programa está diseñado para responder una pregunta… ¿Cuántos elementos puedes extraer de una estructura antes de desencadenar un desastre?
Es un software dinámico que te permite modificar formas estructurales, ofreciendo una visión de cómo las estructuras reaccionan cuando se someten a cargas en tiempo real.
⚠ ¿Qué modelos didácticos hay en este software 3D para aprender estructuras?
Aquí, también empiezas desde «cero». Un lienzo en blanco donde podrás crear una estructura en 2D, aplicar esfuerzos, quitar elementos y ver cómo colapsa (ver estructuras tras un terremoto). Es recomendable ver el vídeo anterior para ver cómo funciona, es más simple que el PushMePullMe 3D.
⚠ Cómo se instala el programa:
- Recuerda, necesitamos un PC o Mac con la última versión de Java instalada.
- Descargar el programa Catastrofhe desde la página oficial de Gennaro Senatore.
- Descomprimir la carpeta de Catastrofhe y entrar en Catastrofhe Windows > Catastrofhe (Es la aplicación donde pinchar para que se ejecute el programa)
- El lienzo empieza en blanco para que puedas construir una estructura y «jugar».
Desde una perspectiva educativa para ingeniería y arquitectura, estos pequeños programas sobre el aprendizaje de cómo funcionan las estructuras pueden ser de gran utilidad ¡aprovéchalos!
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