CHAPTER 4: STUDY 3-DEVELOPMENT AND VALIDATION OF THE REASONS TO EXERGAME
4.2 METHODS
4.2.1 Study 1 Development and EFA of the RTEX
chaflán)
El sistema Robot Millenium está provisto con opciones que permiten crear elementos 3D simples por medio de extrusión o revolución de objetos bidimensionales creados antes. La opción Extrusión es accesible:
• Por el menú, comando Estructura/Objetos/Extrusión o
• En la barra de herramientas, pulsando el icono Extrusión
• Después de un clic en el botón Extrusión disponible en el cuadro de diálogo Objetos –
operaciones y modificaciones (primero, un objeto existente debe seleccionarse).
ota: La opción sólo es accesible para los siguientes tipos de estructura : placa, lámina y estructura volumétrica.
Hay dos maneras de definir la extrusión de un objeto bidimensional o tridimensional (sólido) :
• El primer método consiste en definir las tres coordenadas del vector que determina la
dirección y longitud de la extrusión.
• El segundo método de definir la operación de extrusión consiste en determinar el eje del
sistema de coordenadas globales a lo largo del que será efectuada la extrusión y la longitud del vector de la extrusión.
Para efectuar la operación de extrusión del objeto a través de la definición del vector, hay que:
1. Definir un objeto bidimensional, ej. un rectángulo (vea la figura debajo)
2. Seleccionar el objeto
3. Abrir la ventana del diálogo Extrusión
4. Definir los parámetros de la extrusión del objeto; para el rectángulo definido, tomar los parámetros siguientes: el vector de extrusión - (0,10,0), número de divisiones - 10, base inferior y superior - inactivas, escala - 0.5, opción Objeto nuevo - inactiva.
5. Presionar el botón Aplicar para efectuar la extrusión del rectángulo definido.
De manera similar, la opción Revolución se usa para crear objetos volumétricos simples mediante la revolución de objetos 2D o 3D alrededor del eje seleccionado.
La opción es accesible:
• En el menú: Estructura/Objetos/Revolución
• En la ventana de diálogo Objetos – operaciones y modificaciones, pulsando el botón
Revolución (primero, un objeto debe seleccionarse).
ota: La opción sólo es accesible para dos tipos de estructura: placa y lámina.
Para efectuar la revolución de un objeto bidimensional dado, el usuario debe definir varios parámetros: los parámetros del eje de la rotación (inicio y extremo del eje), el valor del ángulo de la rotación, número de divisiones, presencia de basa inferior y superior, escala y el nuevo objeto.
Un ejemplo de la operación de revolución de un cuadrado cuyo lado es igual a 6 se presenta debajo.
Para efectuar la revolución del cuadrado, hay que :
1. Definir un objeto bidimensional, ej. un cuadrado (vea la figura debajo); las coordenadas
de sus vértices son: (0,0,-6), (0,0,0), (6,0,0), (6,0,-6)
2. seleccionar el objeto
3. abrir la ventana de diálogo Revolución
4. definir los parámetros de la rotación para el cuadrado dado: inicio del eje: (12,0,0),
extremo del eje: (12,0,-6), ángulo de la rotación: -90, número de divisiones,: 10, opciones base superior y inferior - inactivas, escala : 1.0, opción objeto nuevo - inactiva
5. presione el botón Aplicar para llevar a cabo la operación de revolución del cuadrado
La operación produce el objeto presentado en la figura debajo:
Cuando se generan objetos por medio de las opciones sobre-descritas, el programa también crea sus componentes (lados, bases, bordes). Ellos son apropiadamente marcados. La sintaxis de listas para los componentes de objetos creados de esta manera se presenta en el capítulo 2.2.6.
Para editar y modificar objetos por medio de las opciones Extrusión y Revolución, se puede utilizar la opción Objetos – operaciones y modificaciones.
La opción está accesible en el menú Edición/ Modificar Estructura/Modificar objetos.
La ventana del diálogo está dividida en cuatro partes.
• el campo de edición Objeto donde el usuario
determina el número o identifica el objeto creado o seleccionado
• zona Geometría y sub-objetos
• zona Lista de modificaciones del objeto
• zona Lista de las operaciones sobre las
modificaciones.
Al pulsar el botón Lista de modificaciones del objeto, el cuadro de diálogo de Polilínea- contorno se abre.
En este cuadro de diálogo, uno puede definir un
objeto que sufrirá modificaciones y/o
operaciones sobre las modificaciones definidas.
La parte del cuadro de diálogo llamado Lista de modificaciones del objeto contiene
opciones que permiten seleccionar modificaciones que serán aplicadas al objeto y definir sus parámetros.
En el programa, hay tres tipos de modificaciones: Extrusión, Revolución y Extrusión a lo largo de la Polilínea.
Después de un clic en uno de los botones de la zona Agregar modificación del objeto, la modificación seleccionada se agrega a la lista que especifica las fases sucesivas de la modificación aplicada al objeto bidimensional dado.
• Una vez que una modificación del objeto se selecciona de la lista, un clic en el botón Cancelar (al lado de la lista de modificación del objeto) elimina la modificación seleccionada de la lista.
• Una vez que una modificación del objeto se selecciona, al pulsar el botón Parámetros de
la modificación del objeto, la ventana Objetos – operaciones y modificaciones muestra la parte donde se pueden modificar los parámetros de la modificación del objeto
seleccionada (Extrusión, Revolución o Polilínea).
Los parámetros de estas modificaciones del objeto se discuten en las descripciones de las opciones Extrusión y Revolución.
Después de la definición de la modificación del objeto, un clic en el botón Aplicar efectúa la modificación del objeto de acuerdo con los parámetros adoptados para la modificación definida.
En la ventana de diálogo, la zona Lista de las operaciones sobre las modificaciones contiene opciones que le permiten al usuario seleccionar las operaciones que serán aplicadas a las modificaciones del objeto definidas en la parte superior de la ventana del diálogo. Además, las opciones le permiten al usuario determinar los parámetros de las operaciones sobre modificaciones. Hay cuatro tipos de modificaciones del objeto disponibles en el programa: Translación, Rotación, Homotecía y Deformación. Si uno de botones respectivos (en el grupo Agregar operación) se aprieta, la operación seleccionada se agrega a la lista de las operaciones sucesivas sobre las modificaciones del objeto bidimensional dado. Las operaciones de modificación del objeto pueden ser canceladas.
Después de la selección de la operación, un clic en el botón Eliminar (al lado de la Lista de funcionamientos en modificación del objeto) suprime la modificación seleccionada de la lista. Después de la selección de la operación, un clic en el botón Parámetros de la operación, la ventana de diálogo muestra los parámetros de la operación seleccionada (Translación, Rotación, Homotecía y Deformación).
Los parámetros de la translación y los de rotación son iguales que aquellos de la extrusión y los de la revolución. La operación de homotecia permite determinar el coeficiente de escala para los ejes específicos del sistema de coordenadas. Si el valor de escala es más grande que 1.0, el objeto se agrandará en la dirección seleccionada. Si el valor de escala es más pequeño que 1.0, el objeto se reducirá en la dirección seleccionada. La deformación permite desplazar puntos característicos del objeto en el curso de modificación (ej. en el caso de un objeto rectangular, sus vértices serán trasladados). En otras palabras, si el objeto sometido a la extrusión es un cuadrado, la operación de extrusión permite obtener, por ejemplo, un trapezoide si los parámetros son seleccionados de manera apropiada.
Si las modificaciones del objeto y las operaciones de modificación de estas operaciones han sido definidas, un clic en el botón Aplicar actualiza el objeto seleccionado según los parámetros adoptados.
La opción Unión de los objetos sirve para crear los objetos compuestos a base de los objetos 2D. La opción es accesible desde el menú seleccionando el comando:
La opción es accesible sólo para las estructuras de tipo placa y lámina y para las estructuras volumétricas.
Después de seleccionar esta opción en la pantalla aparece el cuadro de diálogo presentado a continuación.
Las opciones disponibles en este cuadro de diálogo permiten efectuar la unión de los objetos 2D y 3D definidos (superficies de los tubos, paralelepípedos, arcos etc.) en objetos compuestos. Para los objetos 2D, las operaciones serán efectuadas para las superficies y no para los objetos volumétricos (3D).
NOTA: El aspecto de este cuadro de diálogo y las operaciones booleanas disponibles
dependen del hecho si para crear objetos booleanos se utiliza la tecnología ACIS Kernel (vea el cuado de diálogo Preferencias / Avanzado) o los mecanismos internos del programa Robot.
OTA : o se aconseja utilizar la tecnología ACIS para los siguientes tipos de
estructur: placa, tensión plana, deformación plana y estructuras ejesimétricas.
En el programa, son accesibles las siguientes operaciones en los objetos:
• Operaciones booleanas diádicas - unión,
sustracción (separadamente para las estructuras superficiales y volumétricas), intersección, disyunción
• Operaciones booleanas monádicas - unión,
intersección, disyunción
• Corte.
Las operaciones booleanas susmencionadas son disponibles al seleccionar los mecanismos internos del programa Robot). Las operaciones booleanas usando el núcleo ACIS son las siguientes : intersección, reunión, división, disyunción, sustracción y división en
componentes (Los tres últimos tipos son disponibles sólo para las informaciones diádicas). Para que las operaciones booleanas sean efectuadas por los módulos ACIS Kernel, hay que activar la opción úcleo geométrico ACIS en el cuadro de diálogo Preferencias (NOTA : la opción úcleo geométrico ACIS es disponible en el cuadro de diálogo si la opción ACIS Kernel es proporcionada por la protección del programa Robot).
Al utilizar la tecnología ACIS, hay que ser consciente de las siguientes limitaciones:
• es imposible modificar la operación booleana efectuada es decir que, después de haber
efectuado una operación cualquiera (por ejemplo, un hueco en un sólido), no será posible modificar/corregir ls parámetros de la operación; para solucionarlo hay que cancelar la operación usando la opción UNDO o efectuar operaciones booleanas adicionales para restituir el estado inicial de la estructura.
decir que es imposible efectuar la unión de estos objetos (la lámina no puede formar intersección con el sólido y tampoco ser tangete al sólido.
La activación de la opción úcleo geométrico ACIS influye en el funcionamiento de las siguientes opciones disponibles en el programa Robot: Redondeo 3D y Chaflán. Las opciones son disponibles en el menú Estructura/Objetos o, respectivamente, después de haber hecho
un clic sobre los iconos: y . Las opciones sirven para crear arcos (redondeos) entre los
bordes de paredes que forman un objeto tridimensional o para crear chaflanes entre dos bordes las paredes que forman un objeto tridimensional.
La presente versión del programa Robot proporciona las siguientes operaciones de edición para los objetos utilizando la tecnología ACIS:
• Redondeo 3D • Chaflán • Unión de objetos • Unión de facetas • Decalaje de facetas • Doblaje de objetos • Estiramiento de objetos • Torsión de objetos • Deformación de objetos .
De más, las siguientes opciones están completadas por las operaciones sobre las facetas de los objetos utilizando la tecnología ACIS (su funcionamiento puede iniciarse si sólo facetas de objetos están seleccionadas):
• extrusión
• extrusión según polilínea
• revolución
• eliminación
• operaciones de edición disponibles (incluso la transformación múltiple).
NOTA: En el caso de unir los objetos con elementos finitos 2D (tipo placa o lámina)
no se debe utilizar el mallado según el método de Coons; para este tipo de objetos hay que servirse del método de Delaunay.
Para efectuar las operaciones booleanas (monádicas o diádicas), hay que:
• definir el número de los objetos compuestos que será creado de la base de los objetos
seleccionados
• seleccionar la operación monádica o diádica
• seleccionar el tipo de la operación booleana (unión, sustracción, intersección, disyunción)
- véase el dibujo de abajo
• definir la lista de objetos que serán tomados en cuenta durante la creación de los objetos
• hacer clic en el botón Aplicar.
La operación de corte permite definir las partes de las superficies de los objetos seleccionados que se encuentran de uno de los lados del plano definido. El resultado de esta operación es un objeto “cortado” de los objetos seleccionados por el plano definido; la definición de la dirección permite qué parte del objeto será “cortada”.
El ejemplo de esta operación está presentado en el dibujo de abajo. Dos objetos A y B serán sometidos a la operación de corte. La línea (plano) de corte y la dirección (un punto cualquiera en un de los lados) han sido definidas. El resultado de esta operación es el objeto marcado con el color gris.
3.8. Apoyos
Para aplicar apoyos a los nudos de la estructura, puede efectuar una de las acciones siguientes:
• En el menú, seleccionar el comando: Estructura/Apoyos
• En la barra de herramientas Definición de la Estructura, seleccionar el icono
• Seleccionar el esquema APOYOS.
Una vez que la opción se selecciona, una ventana del diálogo mostrada debajo se desplegará en la pantalla.
El cuadro de diálogo Apoyos contiene tres fichas permitiendo asignar el tipo de apoyo seleccionado a los siguientes tipos de objetos:
• ficha Nodal - apoyo en el nudo de la estructura
(punto)
• ficha Líneal - apoyo definido en la línea
(segmento) pe. en el borde de la placa o en el borde de la estructura volumétrica (accesibles para la estructura: placa, lámina, estructura volumétrica)
NOTA: usando esta opción no se puede asignar apoyos a elementos de tipo barra
• ficha Superficial - apoyo definido en la
superficie (accesible para las estructuras de tipo placa, lámina y para las estructuras volumétricas).
Como en el cuadro del diálogo para la definición de otros atributos de la estructura, la definición de apoyos en la estructura está dividida en dos pasos:
El apoyo superficial puede ser definido en el sistema de coordenadas global o local (según el sistema local del panel); en el sistema local de coordenadas la definición será considerada sólo para superficies (por ejemplo, para las facetas de las estructuras de tipo sólido). La definición de apoyos en el sistema local no se aplica para los apoyos asignados para nudos o para aristas.
OTA: Si en el nudo de la estructura se define simultáneamente un apoyo lineal y un apoyo superficial, para un tal nudo incluido a varios bordes o superficies apoyadas, se crean nuevos aopyos con características compuestos resultando de la suma de grados de liberta apoyados (incluso la adición de los valores de coeficientes de elesticidad de los apoyos). La misma situación se produce si también si dos apoyos definidos de manera idéntica (basados con el mismo
modelo) están definidos en los sistemas de coordenandas locales de líneas o de superficies.
Si en el nudo está definido un apoyo lineal y superficial, los parámetros del apoyo lineal reemplazan los parámetros del apoyo superficial; si en el nudo están definidos un apoyo nodal y linea, los parámetros del apoyo nodal reemplazan los parámetros del apoyo lineal.
El algoritmo de adicionar los parámetros de los apoyos está descrito en la ayuda del programa Robot.
Igualmente que en el cuadro de diálogo sirviendo para definir otros atributos de la estrctura, el proceso de definir el apoyo en la estructura está dividido en dos etapas:
♦ definición del tipo de apoyo
Si la lista activa de los apoyos no contiene ningún apoyo definido o cuando desea agregar un nuevo tipo de apoyo a la lista actual de los apoyos, hay que hacer clic en el icono Definir un apoyo nuevo. Hay dos posibilidades:
• si ningún tipo de apoyo queda resaltado, entonces se puede definir un nuevo apoyo
haciendo un clic en el icono; se abre el cuadro de diálogo que sirve para la definición de un nuevo tipo de apoyo. Los campos serán rellenados como durante la última definición de apoyo (salvo el campo NOMBRE) o se aplicarán los parámetros predefinidos accesibles para los siguientes tipos de apoyos:
- apoyo rígido (con posibilidad de modelación del levantamiento del apoyo) - apoyo elástico
- apoyo con amortiguamiento. - apoyo no lineal.
La definición de un nuevo tipo de apoyo consiste en la selección de los grados de libertad bloqueada en el nudo (UX, UY, UZ, RX, RY, RZ) y eventualmente en la posibilidad de la selección de la dirección del levantamiento de los apoyos, entrando los valores de los coeficientes de elasticidad del suelo en la dirección apropiada (en el caso del apoyo elástico) y entrando los valores de los coeficientes de amortiguamiento (en el caso del apoyo con amortiguamiento) o apoyos con modelo de no linealidad definido. Los apoyos pueden ser definidos en el sistema de coordenadas global y local. Debajo del dibujo esquemático del apoyo en el cuadro de diálogo uevo apoyo se ubica el botón Dirección; un clic en este botón abre el cuadro de diálogo Dirección
del apoyo en el que puede definirse la dirección del eje local x del apoyo
(orientándolo hacía un punto, un nudo o efectuando la rotación del apoyo respecto un eje cualquiera del sistema de coordenadas globales).
NOTA: El apoyo con amortiguamiento puede ser utilizado en el programa Robot sólo para el análisis modal de la estructura si está activada la opción Considerar
amortiguamiento (según PS92) en el cuadro de diálogo Parámetros del análisis
modal. Se considera la interacción de la estructura con el suelo y, por consecuencia,
su impacto en el valor del amortiguamiento estructural de la estructura. El programa le proporciona una opción que permite definir el comportamiento no lineal de los
apoyos, relajamientos y nudos compatibles. Esta opción puede ser utilizada en todos los tipos de estructura. La opción puede ser activada en las pestañas o lineal en los cuadros de diálogo de definición de apoyos, relajamientos y nudos compatibles. Se puede definir la relación no lineal entre la fuerza (momento) y el desplazamiento (rotación) para las direcciones o grados de libertad seleccionados. Estas relaciones pueden ser definidas de manera independiente para cada dirección específica (sin
lineal, bilineal, parabólico, parabólico según EC2, plasticidad ideal, plasticidad con refuerzo, resorte/gancho y el modelo definido por el usuario (definición de la función). Además, para cada dirección se puede definir el levantamiento del apoyo. Hay tres posibilidades disponibles: Ninguno (el levantamiento no tendrá lugar), “+” – el levantamiento se producirá en la dirección conforme con la orientación del eje (por ejemplo UX+), “-“ – el levantamiento se producirá en la dirección contraria a la orientación del eje (por ejemplo UZ-). Si el levantamiento ha sido definido para el apoyo (por ejemplo el levantamiento en el sentido del eje Z es decir UZ+), es también posible definir, por ejemplo, el coeficiente del suelo elástico KZ para este apoyo. Pero no se puede olvidar que el coeficiente de elasticidad del suelo será entonces definido solamente para la orientación opuesta a la definida para el levantamiento (es decir para UZ-) – véase el dibujo presentado abajo.
En el cuadro de diálogo uevo apoyo se encuentra el botón Avanzados que abre el cuadro de diálogo en el que se encuentran las opciones que sirven para la definición de los parámetros específicos utilizados durante la definición y el análisis de las
estructuras de hormigón. Estas opciones son utilizadas en el modelo que sirve para el cálculo del armado de las losas de hormigón armado.
En función del tipo de apoyo, el apoyo puede definirse como: - apoyo definido en un nudo (tipo de apoyo por defecto)
- apoyo definido por la definición de dimensiones del pilar; hay dos posibilidades: pilar rectangular – es necesario definir la anchura y la altura de la sección
transversal del pilar (dimensiones b y h) - para apoyos nodales
pilar redondo – es necesario definir el diámetro de la sección transversal del pilar d - para apoyos nodales
- apoyo definido por la definición de las dimensiones de la pared; es necesario definir la anchura de la pared b. De más, para la opción Pared, está disponible la lista desplegable conteniendo los tipos de paredes disponibles (mampostería, hormigón). La lista está disponible al seleccionar la opción Pared. El tipo de pared definido se considera sólo al dimensionar la armadura de placas y láminas con barras o redes electrosoldadas; el parámetro no influye en los parámetros de cálculo