PROGRAMA ESTRUCTURAL: MATRIX-PRO 3D

Versión

Mejoras:

Versión 4.0 – Cargas en coordenadas globales
– Peso propio
– Articulaciones a flexión en extremos de barras

Versión 5.0 – Creación de Sección W – Creacción de sección costanera – Creación de elemento de muro – Botones izquierdos de ploteado de numeración de nudos, barras, cargas – Implementación de graficación de volúmenes de secciones – Botones izquierdos de ploteado de solicitaciones

Versión 6.0 – Implementación de cálculo en 2 etapas. Al abrir MatrixPro3d se lee solo la geometría. Se debe presionar botón CALCULAR para obtener las solicitaciones – Implementación de ayuda de Etiquetas con la tecla F12. Muestra las etiquetas que se implementan en el archivo ingresoDatos.txt – Botón de cálculo de deflexiones de segundo Orden (Aun inactivo)

Uso del programa

Existen dos maneras de correr el programa. A partir del explorador de windows y a través de la ventana de comandos.

A partir del explorador (ventanas) de Windows

Si se hace doble click en el ejecutable, este correrá siempre y cuando todos los datos del modelo estructural se encuentren en el archivo “ingresoDatos.txt” que deberá estar en la misma carpeta del ejecutable. Si el programa no encontrara este archivo, simplemente se cerrará.

A partir de la ventana de compandos (CMD prompt)

La manera más completa de utilizar el programa es a partir del command prompt o de la ventana de comandos. Debemos primeramente dirigirnos a la carpeta donde se encuentra el programa:

Una vez en la carpeta de trabajo, debemos llamar al programa seguido del nombre donde se encuentran los datos de la estructura.

Si solo escribimos winMatrixPro3D, el programa automáticamente llamará al archivo por defecto “datosIngreso.txt”


		C:\Users\marze\Downloads\programa>winMatrixPro3D

Sin embargo si escribimos winMatrixPro3D seguido del nombre del archivo, abrirá el archivo donde se encuentren los datos de nuestra estructura. En este caso “otroPortico.txt”


		C:\Users\marze\Downloads\programa>winMatrixPro3D otroPortico.txt

Videos Explicativos

– Video: Uso básico del software MatrixPro3d youtube

– Novedades de MatrixPro 3D. Vistas, Articulaciones, Peso Propio

– De DXF (Autocad) a MatrixPro3D – Ejemplo de Solicitaciones en antena Eléctrica youtube

– Consideraciones de techo de madera – Modelo con MatrixPro3D youtube_miembros

Unidades

Las unidades con las que se trabaje pueden ser cualesquiera. Sin embargo deben ser homogéneas a lo largo de todo el programa. Convenientemente es mejor trabajar en [m], [KN] y [KPa].

si se comienza la introducción de datos con unidades de [m], [KN], [KPa], deberán trabajarse con esas unidades de inicio a fin.

Los resultados se entregarán en las mismas unidades.

No se pueden mezclar unidades ni prefijos de unidades. Por ejemplo no se puede usar [cm],[KN] y [MPa], ya que los [MPa] están compuestos por [MN] y [m].

Ingreso de datos

Dentro del archivo .txt se deben ir ingresando los datos del programa secuencialmente para que el programa interprete todos los elementos que se encuentran en el archivo de texto. El programa busca etiquetas específicas y luego lee los datos seguidos de esa etiqueta. Por ejemplo si el programa lee la etiqueta “nudos:”, a continuación leerá tantos datos de nudos como tenga el archivo de texto.

Tomemos como ejemplo el siguiente pórtico sencillo:

Un archivo de ingreso de datos correspondiente a este pórtico tendrá la siguiente forma:

Cada etiqueta como “nudos:” o “apoyo:” se escribe siempre sin espacios y con dos puntos al final. Luego de cada etiqueta se escriben los datos de ingreso en el orden explicado en el siguiente apartado.

Etiquetas

Las etiquetas deben escribirse tal cual se muestran en la siguiente lista. No se deben intercambiar Mayúsculas con minúsculas o viseversa.

Cada dato se separa con espacio o con salto de línea (enter). No se admiten “,” comas ni “;” punto y coma para la separación entre datos.

nudos:

Corresponde al ingreso de coordenadas de cada nudo. Primero se escribe la numeración de cada nudo, luego la coordenadaX, coordenada Y y coordenada Z. La numeración de nudos puede no ser secuencial, sin embargo es mejor evitar esto último.


			nudos:

			#nudo CoordX coordY coordZ

barras:

Luego de esta etiqueta se indica la conexión de cada barra entre nudos. Para cada barra se escribe separado por espacios:
– Número de barra
– Nudo de inicio
– Nudo de llegada
El valor de nudo de inicio o de llegada corresponden a la numeración de nudo establecida en la etiqueda “nudos:”.


			barras:
 
			#barra deNudo aNudo

seccionRectangular:

Acá se establece la sección transversal rectangular de los elementos. Si existieran elementos no rectangulares o de forma irregular, utilizar la etiqueta “secciónGenerica:”. El orden en el cual se ingresan los datos es el siguiente:


			seccionRectangular:

			tagSeccion (tagSeccion es el nombre de sección. debe ser un texto sin espacios)

			base altura modElas moduloPoisson pesoEspecifico

			{lista de barras}

En el pórtico el ingreso de datos de la sección es como sigue:


			seccionRectangular: 

			viga25x40 

			0.25 0.4 21e6 0.25 24

			1 2 3 4

La primera línea indica el nombre de la etiqueta.
La segunda línea corresponde al nombre que le damos a la sección (puede ser cualquier nombre asignado por el usuario, pero sin espacios)
La tercera línea corresponde a la sección: base=0.25m, altura = 0.4m, moduloElastico = 21’000’000 KN/m2, módulo de Poisson = 0.25 (adimensional) y peso específico de 24KN/m3
La última línea indica los elementos o barras a los que se le asigna esta sección.

seccionGenerica:

Se establece la sección transversal de los elementos no rectangulares. El orden en el cual se ingresan los datos es el siguiente:


			seccionGenerica:

			tagSeccion (tagSeccion es texto sin espacios)

			area inerciaY inerciaZ ModuloJ moduloE poisson PesoEspecifico

			{lista de barras}

El formato de ingreso de datos es muy similar al de “seccionRectangular:”. Ver los detalles de esta etiqueta para un ejemplo.
– La inerciaY: corresponde a la inercia en altura de la sección
– La inerciaZ: corresponde a la inercia en el ancho de la sección
– ModuloJ: es el módulo de torsión de la sección
– ModuloE: es el módulo Elástico de la sección
– Poisson: es el módulo de deformación transversal de la sección respecto a la deformación axial
– PesoEspecifico: Es el peso específico de la sección

seccionCostanera:

Declaración de sección costanera de perfil conformado en frío.
Para más información sobre las propiedades de sección visitar: PROPIEDADES DE SECCIÓN DE PERFIL COSTANERA.
El orden en el cual se ingresan los datos es el siguiente:


			seccionCostanera:

			tagSeccion (tagSeccion es el nombre de sección. debe ser un texto sin espacios)

			alma ala labio grosor radio moduloE poisson pesoEspecífico
			base altura modElas moduloPoisson pesoEspecifico

			{lista de barras}

Explicación de variables:
– alma: altura total de la sección A’
– ala: ancho total de la sección B’
– labio: Altura total del labio C’
– grosor: ancho de la placa t
– radio: Radio de curvatura de doblado del perfil. Si no lo conoce, adoptar el mismo valor de t
– ModuloE: es el módulo Elástico de la sección
– Poisson: es el módulo de deformación transversal de la sección respecto a la deformación axial
– PesoEspecifico: Es el peso específico de la sección

Elemplo: Se quiere utilizar un perfil costanera de 100x40x10x2 [mm]

 
			seccionCostanera: 

			Perfil100x40x10x2 

			0.10 0.04 0.01 0.002 0.002 200e6 0.25 78

			12 13 14

La primera línea indica el nombre de la etiqueta.
La segunda línea corresponde al nombre que le damos a la sección (puede ser cualquier nombre asignado por el usuario, pero sin espacios)
La tercera línea corresponde a la sección: base=0.10m, altura = 0.04m, labio = 0.01m, grosor = 0.002, radio = 0.002 moduloElastico = 200’000’000 KN/m2, módulo de Poisson = 0.25 (adimensional) y peso específico del metál= 78KN/m3
La última línea indica los elementos o barras a los que se le asigna esta sección.

seccionW:

Declaración de sección W laminado en caliente.
Más información sobre las propiedades de sección W: PROPIEDADES DE SECCIÓN DE PERFIL W
El orden en el cual se ingresan los datos es el siguiente:


			seccionW:

			tagSeccion (tagSeccion es el nombre de sección. debe ser un texto sin espacios)

			ala grosorAla alma grosorAlma moduloE poisson pesoEspecífico 

			{lista de barras}

Explicación de variables:
– alma: altura total de la sección d
– grosorAlma: grosor de perfil del alma tw
– ala: ancho total de la sección bf
– grosorAla: grosor del ala tf
– ModuloE: es el módulo Elástico de la sección
– Poisson: es el módulo de deformación transversal de la sección respecto a la deformación axial
– PesoEspecifico: Es el peso específico de la sección

Elemplo: Se quiere utilizar un perfil W 100 x 100 x 19.3

 
			seccionW: 

			W150x13 

			0.105 0.0051 0.058 0.0077 200e6 0.25 78

			12 13 14

La primera línea indica el nombre de la etiqueta.
La segunda línea corresponde al nombre que le damos a la sección (puede ser cualquier nombre asignado por el usuario, pero sin espacios)
La tercera línea corresponde a la sección: Alma = 0.105m, espesorAlma = 0.0051m, ala = 0.058m grosorAla = 0.0077, moduloElastico = 200’000’000 KN/m2, módulo de Poisson = 0.25 (adimensional) y peso específico del metál= 78KN/m3
La última línea indica los elementos o barras a los que se le asigna esta sección.

seccionPlaca:

Declaración de sección de Muro.
Este elemento cuenta con deformaciones por flexión como por cortante. Ideal para el modelado de elementos de gran peralte como vigas de gran canto o muros de mampostería estructural o confinada.
El orden de ingreso de etiqueta y datos es:


			seccionPlaca:

			tagSeccion (tagSeccion es el nombre de sección. debe ser un texto sin espacios)

			base altura moduloE poisson pesoEspecífico 

			{lista de barras}

Explicación de variables:
– base: ancho total de la sección transversal
– altura: peralte o altura de la sección transversal. Usualmente esta dimensión es mucho más grande que la base
– ModuloE: es el módulo Elástico de la sección
– Poisson: es el módulo de deformación transversal de la sección respecto a la deformación axial
– PesoEspecifico: Es el peso específico de la sección

Elemplo: Se desea modelar un muro de 2m de largo, y 15cm de grosor.

 
			seccionPlaca: 

			Muro200x15 

			0.15 2 10e6 0.25 15

			12 13 14

La primera línea indica el nombre de la etiqueta.
La segunda línea corresponde al nombre que le damos a la sección (puede ser cualquier nombre asignado por el usuario, pero sin espacios)
La tercera línea corresponde a la sección: base o grosor = 0.15m, altura de sección = 2m, moduloElastico = 10’000’000 KN/m2, módulo de Poisson = 0.25 (adimensional) y peso específico del muro = 15 KN/m3
La última línea indica los elementos o barras a los que se le asigna esta sección.

rotacionBarra:

Cualquier barra tiene una rotación por defecto en función a la posición de sus nudos en los extremos. Sin embargo el usuario puede cambiar la rotación de cualquier barra con esta etiqueta.

Por ejemplo si se genera una columna de 20×60 cm2 y en el programa la dirección de esta barra no es la correcta, se puede rotar la columna respecto de su eje de la siguiente manera:


			rotacionBarra: 

			angulo(en grados Sexagesimales) 

			{lista de barras}

Esta etiqueta puede repetirse las veces que sea necesaria para diferentes barras

apoyo:

Etiqueta que se utiliza para apoyar un nudo (o varios nudos) de la estructura. Su sintaxis es la siguiente:


		apoyo:

		Ux Uy Uz giroX giroY giroZ

		{lista de nudos}

Los valores que toma Ux, Uy Uz, giroX, giroY, giroZ son:
Restringido = 1,
Sin restringir o libre = 0.
Un ejemplo ayudará a explicar el concepto:


			apoyo: 

			1 1 1 0 0 0 

			1 3 4

el código mostrado indica que el apoyo será restringido en X Y y Z, y libre en giros X Y Z. Este es un típico apoyo fijo en estructuras en 3D. La lista de nudos a los que se aplica el apoyo es nudos 1, 3 y 4.

Apoyos típicos tienen la siguiente configuración:
empotrado: 1 1 1 1 1 1
fijo: 1 1 1 0 0 0
movil: 0 0 1 0 0 0
Sin embargo pueden generarse las combinaciones que se gusten,siempre que el conjunto de apoyos genere una estructura estable. Esta etiqueta se puede repetir varias veces para cada configuración de

puntual:

Etiqueta que se usa para introducir una carga puntual en la estructura. Su sintaxis es la siguiente:


		puntual:

		casoCarga (texto sin espacios)

		Px Py Pz Mx My Mz

		{lista de nudos}

“puntual:” es la etiqueta. Luego se introduce el nombre de la carga. “viva” “muerta” o “lateral” son nombres adecuados, aunque se puede utilizar cualquier otro siempre que no lleve espacios.
Luego se introduce el valor de la carga en X, en Y o Z, asi como el momento Mx, My o Mz. Finalmente en {lista de nudos} se introduce el número de nudos a los cuales se les asignará esta carga establecida.

La carga de fuerza se simboliza con flecha simple, y el momento de fuerza como flecha doble.

pesoPropio:

Se puede calcular el peso propio de la estructura como un caso de carga más. La etiqueta a llamar es “pesoPropio:” y luego se le asigna el nombre de caso de carga que el usuario desee (siempre sin espacios).


				pesoPropio:
				nombre_del_PP

Luego este caso de carga se introduce en los combos como cualquier otro caso de carga:


				combo:
				combo1
				1.2 nombre_del_PP
				1.2 nombre_carga_muerta
				1.6 nombre_carga_viva

articulacion:

Ya se pueden introducir articulaciones en las barras en uno o ambos extremos. La etiqueta es “articulacion:” y lleva los siguientes argumentos.


				articulacion: 

				articInicioY articFinY articInicioZ articFinZ 

				{lista de barras}

articInicioY articFinY articInicioZ articFinZ toman valores entre cero y uno, con opción de valores intermedios.
1 = unión rígida (sin articulación).
0 = articulación completa.

Los valores intermedios entre 0 y 1 modelan articulaciones parciales en la estructura.

distribuidaLocalX:

Se usa al aplicar cargas distribuidas paralelas al eje de la barra en coordenadas locales. Esta carga puede ser constante o variable linealmente entre ambos extremos.