UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FACULTAD DE INGENIERÍA EAP Ingeniería Civil
MONOGRAFÍA
Software de uso en la ingeniería civil
Autor Alumno: ALVAREZ NOA, Jhork Maicol MARTINEZ DE LA CRUZ, Auberto
Profesor Ing. Jimmy SALAS
HUANCAVELICA. PERÚ
ÍNDICE Resumen……………………………………………………………………………... .... 3 Introducción…………………………………………………………………………… ...5 1 Software usados en la ingeniería civil…………………………………………6
1.1
Software de estructuras……………………………………………………….. 6
1.1.1 AutoCad…………………………………………………………………………. 6 1.1.2 PPlan…………………………………………………………………………….. 7 1.1.3 Tekla Xsteel Structures………………………………………………………… 7 1.1.4 CSI
SAP2000
…………………………………………………………………… 7
1.1.5 Robot Millenium………………………………………………………………… 8 1.1.6 Cypecad…………………………………………………………………………. 8 1.1.7 Staad Pro (Bentley)…………………………………………………………….. 8 1.1.8 Strap Structure Analysis……………………………………………………….. 9 1.1.9 Csi Saf e…………………………………………………………………………. 10 1.1.10 Ram Advanse………………………………………………………………....... 10 1.1.11 Ansys……………………………………………………………………………..1 1 2.1
Software de suelos…………………………………………………………….. 11
2.1.1 RocScience RocLab…………………………………………………………… 11 2.1.2 UniPhase………………………………………………………………………... 11 2.1.3 PClass-CPT…………………………………………………………………….. 12 2.1.4 CRISP2D (Limited Version)…………………………………………………… 12 3.1
Software de hidráulica………………………………………………………… 12
3.1.1 WaterCad V.8 XM Edition……………………………………………………... 12 3.1.2 R2 – Hidráulica…………………………………………………………………. 12 3.1.3 HEC – RAS……………………………………………………………………… 12 4.1 Software de carreteras…………………………………………………………….. 13 4.1.1 Autocad Land…………………………………………………………………….. 13
4.1.2
AIDC
NS…………………………………………………………………………… 13
5.1
Genéricos ……………………………………………………………………………. 13
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5.1.1 MATLAB…………………………………………………………………………… 13 Conclusiones…………………………………………………………………………….14
Bibliografía………………………………………………………………………………. 14
RESUMEN
El software que se utilizan en la ingeniería civil es aplicativo. Cada uno de ellos depende del uso que se le dé. Así se obtendrá resultados esperados. Vemos las diferentes ramificaciones en que está divida, software para estructuras, para suelos, para carreteras, para la hidráulica. Estos son diversos y su uso es en la mayoría de caso complejo. Los más populares son los programas CAD, que tiene un uso general dependiendo del caso. También vienen los otros que no son tan comerciales pero no por eso no son importantes.
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INTRODUCCION Desde hace mucho tiempo los ingenieros han venido realizando importantes actividades con el objetivo de buscar la mejora de los sistemas existentes, así como también, la invención y/o creación de unos nuevos. De esta manera se busca mejorar el desarrollo social e individual de las personas. Con el avance de la tecnología de la computación se ha logrado la automatización en el procedimiento de muchas actividades. Incluyendo, entre estas, las realizadas por los profesionales de la ingeniería. Hoy en día, existe una cantidad creciente de programas informáticos destinados a ahorrar tiempo y esfuerzo a los ingenieros, en la realización de las actividades relacionadas con su campo de acción. Es por esto que, a continuación, se presenta un compendio de veintiuno softwares usados en las diferentes ramas de la ingeniería civil. Exponiendo de manera breve los aspectos más importantes relacionados con ellos.
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SOFTWARE USADOS EN LA INGENIERIA CIVIL Son software de aplicación, ya que están diseñados para facilitar al usuario la realización de un determinado tipo específico de trabajo personal, empresarial o científicas como el procesamiento de nóminas, la administración de los recursos humanos o el diseño de estructuras. Todas estas aplicaciones procesan datos (recepción de materiales) y generan información (registros de nómina) para el usuario. Dentro de la ingeniería se lo dividirá en sus especialidades:
1.1
Software de Estructuras.
Software de Suelos
Software de Hidráulica
Software de Carreteras
Software Genéricos
Software de estructuras.
1.1.1 AutoCad El diseño asistido por computadoras, mejor conocido por sus siglas en inglés como CAD (Computer Aided Design), es el medio por el cual ingenieros, arquitectos y diseñadores hacen uso de programas y equipos de computación para llevar a cabo sus actividades; permitiéndoles realizarlas con menor esfuerzo, en menor tiempo y con mejor calidad de presentación en comparación con el método tradicional. El AutoCAD es un software de diseño asistido por computadoras (CAD) para dibujos en dos y tres dimensiones (2D y 3D). Este fue creado y es comercializado por la empresa especializada AutoDesk, inc. Este programa permite realizar, de manera profesional, la representación gráfica de, prácticamente, cualquier cosa que desee; desde un objeto muy pequeño hasta una edificación civil o un urbanismo completo, incluyendo todos los detalles que se deseen. 5
En otras palabras, el uso de esta herramienta supone, para los ingenieros y otros usuarios, la automatización del proceso de dibujo de los diferentes planos usados para llevar a cabo cualquier proyecto; lo cual con lleva a un ahorro considerable de esfuerzo y tiempo, traduciéndose en mayor productividad.
1.1.2(SAP2000) Systems, Applications, Products in Data Processing En esapñol sistema informático basado en módulos integrados
SAP2000 es un programa desarrollado por la empresa CSI, Computer and Structures, Inc. EnBerkeley, California, EEUU. Ofrece una interfaz de usuario muy sofisticada, intuitiva y versátil con un motor sin precedentes y herramientas de diseño para ingenieros que trabajan en el transporte, instalaciones industriales públicas, deportivas y demás. La interfaz intuitiva permite crear modelos estructurales en forma rápida sin necesidad de largos retrasos de aprendizaje. Los problemas más sencillos y complejos se pueden generar con plantillas integradas en la interfaz. Permite el paso a paso en el análisis de la deformación, múltiples P-Delta, Eigen y análisis Ritz, análisis de cable, la tensión o compresión, pandeo, etc. Cuando se usa Sap2000, se debe recurrir a planillas Excel para el dimensionado y confeccionar planos de detalle de armaduras, porque este programa no dispone de un módulo de dibujo, pero con él se modeliza y se analiza cualquier tipo de estructura, de barras, cáscaras, Shell, etc, porque es un programa
de
análisis
de
estructuras,
no
es
un
programa que analice y dimensione edificios. SAP2000 Posee un poderoso diseño en acero, concreto y aluminio completamente integrado, todos disponibles desde la misma interfaz usada para modelar y analizar el modelo. El diseño de miembros de acero y aluminio permite el predimensionado inicial y una optimización interactiva, y el diseño de elementos de concreto incluye el cálculo de la cantidad de acero de refuerzo requerido, considerando incluso un nivel de diseño sismo resistente. El diseño en general, se realiza a través de la aplicación códigos internacionales actualizados. En relación al análisis. No Lineal podemos obtener la curva de capacidad de una estructura a través dela aplicación de un Pushover y la definición de Rótulas plásticas en los extremos de los elementos. Esta curva de Capacidad permite estudiar los mecanismos de falla que presenta un determinado modelo obteniendo la ductilidad, Capacidad última, máxima deformación inelástica, etc. Adicionalmente, 6
la capacidad puede verificarse contra la demanda impuesta siguiendo los criterios de las Normas FEMA 356,FEMA 440, ATC 40, Esto permite validar los procedimientos normativos en el área de desempeño sismo resistente. El uso de Resortes con un comportamiento sólo a compresión permite estudiar, análisis y diseñar sistemas de fundaciones y/o Losas sobre un medio elástico como el suelo, desincorporando aquellos resortes que bajo un determinado caso de carga se encuentran a tracción (Up-lift). Adicionalmente, a través del comando section cut en elementos de Lineales, de Área y Sólidos podemos obtener las Fuerzas Resultantes que actúan, en un grupo específico de elementos, bajo un determinado régimen de cargas. Por otra parte, puede realizarse un estudio de la capacidad a compresión (Carga Crítica de pandeo) de modelos de líneas, áreas y solidos simulando conexiones, cerchas, planchas, perfiles, Sistemas en Acero, etc
2.1 Software de suelos Cabe señalar que todo este software son de uso gratuito, por lo tanto su mantenimiento no es regular.
2.1.1 RocScience RocLab Versión gratis y simplificada del RocScience RocData. Sirve para cálculo y análisis de las propiedades geotécnicas de suelo y roca.
Función: RocLab es un programa de software para la determinación de parámetros de resistencia del macizo rocoso, basado en la última versión de el criterio generalizado de rotura de Hoek-Brown. RocLab proporciona una implementación sencilla e intuitiva de la Hoek-Brown criterio de fallo, lo que permite a los usuarios obtener fácilmente estimaciones fiables de propiedades del macizo rocoso y al visualizar los efectos de cambiar los parámetros del macizo rocoso en las envolventes de rotura.
2.12CRISP2D (Limited Version) CRISP2D para Windows consta de pre y post-procesamiento gráfico de interfaces de usuario (GUI), el programa de análisis de elementos finitos y una utilidad de hoja de 7
cálculo dedicado para los datos de impresión. El Pre-proces ador ofrece un entorno intuitivo e interactivo en el que los análisis se pueden crear y mirado de forma rápida y sencilla. El post-procesador opera en un entorno similar, la incorporación de herramientas de recuperación de datos y resultados de visualización interactiva. CRISP se ha utilizado ampliamente en todo el mundo tanto por la investigación y las comunidades industriales para muchos problemas geotécnicos, incluyendo estructuras de contención, diques, túneles y fundaciones. También se ha utilizado en el análisis de las zapatas, pilotes, refuerzo geotextil, clavado suelo, efecto de la anisotropía, estabilidad de taludes, estudios de estabilidad y de secuencia de la construcción de pozos.
Programa para calcular las propiedades físicas de los suelos. LA INTERFACE PRE-PROCESADOR
La GUI Pre-Processor incluye las siguientes características: Una, de estilo CAD, ventana de entrada gráfica fá cil de usar que te permite crear y modificar mallas rápida y eficiente Selección de apuntar y hacer clic Dos generadores de malla automáticos potentes La entrada de datos a través de cuadros de diálogo, se accede desde los menús Cálculo semiautomático de tensiones in situ Visualización en tiempo real de secuencias de construcción Visualización gráfica de cargas y empotramientos El control total de todas las opciones de visualización Conjunto completo de funciones de zoom Una instalación de las propiedades del material de comprobar que se puede configurar con los valores de propiedad personalizados Lo-que-ve-es-lo-que-hay impresión de gráficos Una hoja de cálculo formattable para permitir la producción de alta calidad de salida impresa
LA INTERFACE posprocesador
El Post-Procesador CRISP2D es un paquete de visualización de datos e interpretación avanzada. Herramientas de visualización de la producción mundial (gráficos de contorno y parcelas de deformación), junto con la selección de apuntar y hacer clic te permite rápidamente adentro en las regiones de mayor interés. La salida puede ser tomado directamente de estos puntos y visualizado utilizando las herramientas gráficas proporcionadas. También es posible comparar los datos de salida desde el otro lado varios análisis independientes, usando la facilidad de análisis paramétrico. El procesador GUI Post se basa enla misma ventana de visualización gráfica que se utiliza en el Pre-procesador. Por lo tanto, gran parte de la funcionalidad es similar a la PreProcessor - funciones de zoom, opciones de visualización personalizables, visual ización en tiempo real de la selección de análisis, de apuntar y hacer clic, etc. 8
El post-procesador, además, incorpora el siguiente: Un conjunto completo de herramientas de gráficos Una instalación de contorno selectiva Parcelas malla desplazada Parcelas de estado Rendimiento Principales tensiones y deformaciones parcelas Leyenda automático para todas las parcelas Con formato, impresión tabular de los datos de salida
TIPOS elementos finitos
La precisión de una solución de elementos finitos está directamente relacionado con el tipo de elemento finito utilizado. CRISP ofrece suficientes tipos de elementos para dar soluciones precisas para la mayoría de los problemas geotécnicos. Uno, dos y tres elementos tridimensionales están disponibles junto con un elemento de interfaz para el análisis de la estructura del suelo interacción. 1D Elementos: (Para el análisis de deformación plana)
2 bar nodo (4 Kelvin) 3 bar nodo (6 DOF) 2 haz nodo (6 DOF) 3 haz nodo (9 DOF)
Elementos 2D: (Por deformación plana y simetría axial)
6 nodo triángulo tensión lineal Nodo 8 tensión lineal cuadrilátero 15 nodo triángulo cepa cúbico 22 nodo triángulo cepa cúbico
Elementos 3D: (Sólo disponible sin la interfaz gráfica de usuario, es decir, para el análisis basado en DOS)
20 nodo tensión lineal de ladrillo 10 elemento tetraédrico nodo 2 y 3 bares Noded y vigas con traducción completa y grados de libertad de r otación Elemento de la interfaz en el espacio 3D
Elementos de la interfaz: FE Mesh Mostrando empotramientos presión de poro
Elemento de la interfaz 6 nodo
3.1 Software de hidráulica 9
3.1.1 WaterCad V.8 XM Edition Con una función un poco más abocada al campo de la modelación y por ende a la presentación de proyectos, este software cuenta con variadas herramientas para la simulación de modelos hidráulicos desde un ambiente geoespacial. Entre las propiedades destacan: a) Variadas herramientas técnicas para obtención de datos (elevaciones, consumo, etc.) b) Gestión de datos mediante uso de sentencias SQL multiparamétricas. c) Integración de herramienta HAMMER para análisis de golpe de ariete d) Herramientas para diseño de cálculo de redes (Darwin Designer) e) Análisis de calidad y vulnerabilidad de Sistemas (WaterSAFE) En definitiva es un programa bastante flexible, y con variadas aplicaciones que permiten desarrollar proyectos con confiabilidad (Desarrollado por Bentley)
3.1.2 R2 - Hidráulica Hidráulica utiliza el tratamiento de Darcy-Colebrook y Darcy-Weisback que permite realizar cálculos de las secciones de tuberías para redes hidráulicas de tubería de cobre, hierro, PVC y Polietileno y para agua fría y agua caliente. Permite calcular además de los diámetros internos y comerciales de cada tramo, la velocidad del fluido, la pérdida de carga de la instalación, la potencia teórica y real de las bombas de circulación, así como los rendimientos mecánicos e hidráulicos de las bombas.
4.1 Software de carreteras. 4.1.1 Autocad Land 10
El Programa Autocad Land Desktop, se utiliza para múltiples aplicaciones de la Ingeniería y topografía; ha sido diseñado para el dibujo de poligonales, curvas de nivel, trazo de calles o carreteras, dibujo de perfiles longitudinales y secciones transversales, movimiento de tierras en calles o carreteras, en terrazas de construcción, etc., así como también en lotificaciones.
4.1.2 AIDC NS Es un programa peruano, tiene una interfaz y uso casi parecido al autocad. Su entorno de uso es 100% vial. Se puede extraer información del Google Earth de su eje diseñado en AIDC, es decir se puede tomar perfiles longitudinales, secciones transversales. Una de sus principales ventajas es que reduce los recursos utilizados por el ordenador. Y también está basado en el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras (DG 2010) del Ministerio de Transportes y Comunicaciones. Además de basarse en AASHTO para el diseño de carreteras.
5.1 Genéricos 5.1.1 MATLAB El MATLAB es un software interactivo, basado en matrices, que se utiliza para cálculo científico (aritmético y simbólico) y de ingeniería. Éste ofrece un entorno de computación y desarrollo de aplicaciones totalmente integrado que sirve para llevar a cabo proyectos en donde se encuentren implicados elevados cálculos matemáticos y la visualización gráfica de los mismos, por lo cual es muy usado
actualmente
por
profesionales
de
la
ingeniería
en
diferentes
especialidades. Entre las prestaciones básicas, que este software brinda, se encuentran la posibilidad de manipular las matrices, representar datos y funciones, implementar algoritmos, crear interfaces de usuario y la comunicación con otros programas hechos en diferentes lenguajes de programación. Este programa posee dos modos de trabajo. 11
CONCLUSIONES Todos los software presentados son buenos, sólo dependen del usuario y del conocimiento que este tenga, así e obtendrá grandes resultados y beneficioso para este. De nada sirve tener el programa más actualizado, sino no se tiene conocimiento sobre lo que se quiere lograr.
BIBLIOGRAFÍA -
César Materano, Yinmi Delgado. 2010. Software usados en la ingeniería. Monografía en línea. Consultado el 18 de agosto dl 2013.http://es.scribd.com/doc/98823803/Softwares-Usados-en-la-Ingenieria
-
Escuela de Ingeniería. 2012.
Software
de
estructuras.
Monografía en línea. Consultado el 18 de agosto del 2013. -
Vargas, Patricio. Ingeniería civil en obras civiles. 2011. Consultado el 18 de agosto
del
2013.
Artícul
http://ingcivilocpvb.wordpress.com/tag/programas/
12
en
línea.
