Con el objetivo de aportar herramientas accesibles para la ingeniería estructural, he desarrollado una aplicación web gratuita que permite realizar el análisis estructural de pórticos en dos dimensiones usando el procedimiento analítico clásico. Esta herramienta simula el comportamiento de estructuras y genera resultados gráficos y tabulares: deformadas, diagramas de momento flector, cortante, axial, desplazamientos de los nudos y reacciones en los apoyos.
🔗 Puedes acceder directamente desde: https://porticos.mekafime.com/?lang=esLa plataforma ya incluye un ejemplo precargado para que puedas verificar su funcionalidad.
🧭 Instrucciones de uso:
- Nudos: Ingresar las coordenadas X e Y de cada nudo en el plano cartesiano (en m).
- Barras: Definir los elementos estructurales indicando los nodos inicial y final.
- Materiales: Introducir propiedades mecánicas como el módulo de Young (en kN/m²), el área de la sección transversal (en m²) y el momento de inercia (en m⁴).
- Asignación de materiales: Asignar un material previamente definido a cada barra.
- Cargas puntuales: Aplicar fuerzas en X, Y o momentos en los nodos (en kN o kN·m).
- Cargas distribuidas: Definir las cargas sobre las barras en el sistema local o global (en kN/m).
- Restricciones: Seleccionar el tipo de apoyo (empotrado, articulado o móvil).
- Visualización interactiva: El pórtico se actualiza en tiempo real con cada dato ingresado.
- Análisis completo: Ejecutar el cálculo estructural con un solo clic.
- Resultados: Se generan el gráfico del pórtico deformado, los diagramas de fuerzas y una tabla resumen con desplazamientos, giros y reacciones.
🏗️ Caso práctico de aplicación
1. Geometría del pórtico
Se plantea el análisis del pórtico central de una nave con techo a dos aguas. La estructura se visualiza inicialmente mediante un simulador previo que define su geometría (simulador de pórtico).
2. Propiedades estructurales
El diseño se basa en perfiles W12x53, cuyas propiedades se extraen del catálogo del fabricante.
- Área: 15.60 in² ≈ 0.01 m²
- Momento de inercia: 425 in⁴ ≈ 0.000177 m⁴
- Módulo de elasticidad: 200 GPa, según la norma E.090 del Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú.
3. Cargas aplicadas
- Carga muerta:
- Peso propio de los perfiles (≈ 0.77 kN/m).
- Peso propio de la cobertura con accesorios (≈ 0.1 kN/m²×6 m = 0.6 kN/m).
- Peso de luminarias y cableado con canaleta (≈ 0.1 kN/m²×6 m = 0.6 kN/m).
- Carga viva:
- Según norma peruana E.020 para techos con cobertura liviana: 0.3 kN/m² × 6 m = 1.8 kN/m
- Combinación de carga (LRFD): Pu = 1.2×D + 1.6×L
- Columnas: Pc = 1.2 × 0.77 = 0.924 kN/m
- Cubierta: Pb = 1.2 × (0.77 + 0.6 + 0.6) + 1.6 × 1.8 = 5.244 kN/m
4. Ingreso en la aplicación
Se ingresan todos los datos descritos: nudos, barras, materiales, asignaciones, cargas y restricciones. Luego, se visualiza el modelo estructural en tiempo real.
Ingreso de nudos:
Para que la aplicación asigne correctamente el material, es importante escribirlo tal cual lo hiciste en el ID del material del paso anterior.
Las cargas se pueden ingresar en el sistema Local o Global. Para este ejercicio se consideró el sistema Global, se debe escribir en la celda el sistema a usar.
Los nudos tienen 3 grados de libertad. Para este ejemplo se asignó valor numérico de 1 para indicar restricción, con apoyos empotrados.
Se puede verificar de manera interactiva el ingreso de la información en el gráfico de la derecha de la aplicación.
5. Resultados obtenidos
Resultados gráficos: Pórtico deformado
6. Verificación con software especializado
Se realizó una comparación con los resultados obtenidos en software de referencia. El error promedio fue menor al 5%, lo que valida el procedimiento y la implementación numérica empleada.
Gráfica de comparación de fuerzas internas de las barras
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