WinTess3 y los archivos DXF

Los archivos DXF (Drawing Exchange Format) son archivos de intercambio de dibujos realizados en CAD. Se trata de una formato creado por Autodesk con el fin de poder importar y exportar dibujos creados con AutoCad desde/a otros programas.

Sin ser el único formato de intercambio, es el más conocido y utilizado, y consecuentemente el que utiliza WinTess3 para poder relacionarse con otros programas de CAD.
Sin embargo, el uso de este intercambio puede generar ciertos errores o inconvenientes, debido a que WinTess3 se relaciona con DXF de formas distintas:

1. Menú Archivo | Exportar DXF
2. Menú Archivo | Importar DXF
3. Menú Archivo | Crear nuevo | Malla, en la ventana Perímetro, botón Importar DXF
4. Menú Auxiliares | Importar DXF
5. Menú Patrones | Dibujar patrones  --> nueva ventana --> menú DXF 

Menú Archivo | Exportar DXF

El programa exporta la estructura que esté analizando en este momento. El programa permite escoger qué objetos deseamos exportar al archivo DXF. Cada grupo se colocará en una capa diferente, de forma que sea muy fácil, desde el programa de CAD que lo vaya a importar, activar o desactivar algunas capas y ver solamente lo que queramos.

Exportar DXF

Menú Archivo | Importar DXF

El menú importar DXF está pensado en primer lugar para poder importar los archivos que ha creado WinTess3 a través del menú Exportar DXF. Se supone que el usuario ha realizado alguna operación de CAD y vuelve a recuperar el archivo. 

Importar DXF

Sin embargo, esta una operación poco interesante, ya que los objetos que se han guardado (nudo, barras, cables, tubos, membrana, etc) han pasado de ser entidades con ciertas propiedades a puras líneas rectas o triángulos en el espacio. Por lo tanto, al importarlas de nuevo habremos perdido toas las propiedades y deberemos dárselas otra vez manualmente.

Si importamos un archivo que hemos creado directamente en el programa de CAD que estemos utilizando, estamos en las mismas. Lo único que vamos a importar son nudos (NODE), líneas (LINE) y triángulos (3DFACE).

NOTA:

Si no se saben las capas que utiliza el archivo DXF, es mejor marcar la casilla de "Todas las capas", a fin de leer el máximo de información. De lo contrario e muy posible que nos encontremos con el mensaje desagradable que dice:

 Archivo sin datos

De hecho, WinTess3 va ampliando poco a poco el número de entidades que puede leer de un archivo DXF, pero de momento (versión 3.102) no es capaz de leer arcos, ciertas polilíneas, circunferencias, etc.

Menú Archivo | Crear nuevo | Malla (ventana Perímetro, botón Importar DXF)

 

Éste es un caso muy particular de lectura de archivos DXF. Cuando pulsamos sobre el botón Importar DXF de la ventana Perímetro, nos aparece un mensaje que nos recuerda que tipo de entidad vamos a leer. De momento (versión 3.102) el programa solamente lee una polilínea cerrada.

Lectura de una polilínea como perímetro de la malla

El programa nos permite utilizar el centro de coordenadas del archivo DXF, pero en el caso bastante común, de que el usuario haya dibujado la polilínea sin prestar demasiada atención donde está el centro de coordenadas, es mejor dejar al programa que utilice el que mejor le convenga.

Menú Auxiliares | Importar DXF

Éste es otro caso. Se trata de importar un archivo DXF que no forma parte de la estructura tensada. Todo lo que importemos: puntos, líneas, triángulos, polilíneas, etc, formará parte del conjunto de líneas auxiliares (pintadas de color naranja) que solamente sirven como referencia a la hora de crear nudos, crear barras, crear geodésicas, etc.

Importar un DXF como líneas auxiliares

En este caso es vital que el centro de coordenadas del archivo DXF coincida con el centro de coordenadas de nuestra estructura, ya que de lo contrario será un caos, y no nos va a servir para nada.

El "para qué" vamos a importar un archivo DXF como auxiliar puede ser muy variado:

1. Poder montar varias formas creadas individualmente en una sola (menú Archivo|Insertar&Mezclar)
2. Usar las referencias de un proyecto real
3. Situar la membrana en unas coordenadas que hemos creado con un programa de CAD, en el cual no sentimos más cómodos, etc. 
4. etc.

Menú  DXF (ventana dibujar patrones)

Finalmente nos encontramos con el último caso. Se trata de exportar los patrones que hemos realizado, a un archivo DXF. 

Exportar patrones

Hay varias razones para ello:

1. Actualmente muy patrones se cortan con una máquina de control numérico (CNC). Para ello debemos aportar un archivo digital con la información del patrón, organizada en capas: capa de corte, capa de dibujo, capa de plegado, etc. El formato DXF es aceptado por la práctica totalidad de las máquinas.
2. Muchos patronajes (conjunto de patrones) deben ser manipulados posteriormente por distintas razones:
1. suavizar bordes
2. trazar esquinas (placas de vértice)
3. realizar agujeros
4. etc.
La forma más fácil para ello es utilizar cualquier programa de CAD, y prácticamente todos los programas de CAD aceptan archivos DXF.





Patronaje en DXF

3. Guardar el archivo de patronaje para tareas posteriores sin tener que usar WinTess3.

 

Ramon Sastre,  diciembre 2012

Módulo de elasticidad de una membrana

En cualquier cálculo estructural, relacionamos la deformación de los elementos que forman la estructura con las tensiones a las que se ven sometidos. Esta relación se suele expresa normalmente a través del gráfico tensión-deformación de dicho material.

Fig. 1:  Gráfico tensión-deformación del acero

Así, sabemos que cuanto más se deforma un elemento estructural, más tensión adquiere. A esta relación tensión-deformación se la cuantifica con un valor que es propio de cada material, que llamamos módulo de deformación, módulo de Young, módulo de elasticidad, etc. y que solemos representar por la letra E.

Si esta relación es proporcional, es decir al doble de deformación le corresponde el doble de tensión, decimos que el material en cuestión tiene un módulo de elasticidad lineal o constante.

Si la gráfica tensión-deformación cuando aumentamos la tensión coincide con la misma gráfica cuando disminuimos la tensión, decimos que el material es elástico y, evidentemente, cuando quitemos la tensión la deformación volverá a ser nula.

Si un material tiene las dos propiedades anteriores decimos que es un material elástico, con un módulo de elasticidad lineal.

Existen materiales que son elásticos (es decir recuperan la forma inicial al cesar la tensión) que tienen este comportamiento solamente cuando no superamos un cierto valor de tensión. Si superamos este valor, la gráfica tensión-deformación al descargar el material no coincidirá con la gráfica obtenida al cargarlo, y observaremos que al cesar la tensión ha quedado una deformación permanente.

Este valor de tensión límite, más allá del cual el material ya no tienen un comportamiento elástico se llama límite elástico del material. En el caso del acero esta tensión del límite elástico es un valor aproximado a  E = 210 GPa = 2.100.000 kg/cm².

¿Qué pasa con las membranas arquitectónicas?

Cada membrana arquitectónica tiene su gráfico tensión deformación. Este gráfico no es igual en todas las direcciones sino que varía con el ángulo respecto a las fibras de urdimbre o de trama. Se trata de materiales no isótropos (iguales en todas las direcciones). En realidad se trata de materiales ortótropos (dos direcciones principales, perpendiculares entre si). Por lo tanto en general tendremos dos gráficas tensión-deformación típicas para cada material.

Estas gráficas ni son lineales ni son elásticas. Es decir ni la gráfica es una recta, ni el camino de ida coincide con el camino de vuelta. En la figura que sigue, vemos dos gráficas correspondientes a diferentes ciclos de aumento de tensión y disminución de tensión. En rojo tenemos las gráficas correspondientes a tensiones aplicadas en la dirección de la urdimbre y en azul las correspondientes a tensiones aplicadas en la dirección de la trama.

La pregunta es la siguiente: ¿Cuánto vale E en esta membrana arquitectónica? Aunque la pregunta es muy sencilla la respuesta es muy complicada.
La respuesta depende de :

1. ¿En qué dirección, trama o urdimbre?
2. ¿En que ciclo, la primera vez que tensamos la membrana, o las siguientes?
3. ¿En que tensión, cuando está poco tensado o muy tensado?
4. etc

Fig. 2:  Gráfico tensión-deformación de una membrana arquitectónica

Pero si deseamos usar esta membrana en un programa de cálculo tendremos que dar un valor de E.
De hecho existen programas informáticos de cálculo no lineal que permiten definir la característica del módulo de elasticidad de un material como una curva dada a partir de una serie de coordenadas x,y. No es el caso del programa WinTess3. De momento este programa exige para la membrana un valor concreto de E. En realidad nos permite definir una E para la dirección de la urdimbre, otra E para la dirección de la trama y otra E para la dirección de la diagonal a 45º. Si solamente proporcionamos un valor de E, entonces los tres valores mencionados se toman como iguales.

¿Dónde encontramos este valor de E?

Si miramos la mayoría delas fichas técnicas de las membranas arquitectónicas, veremos que entre la multitud de valores de diferentes propiedades, no solemos encontrar nunca el valor de E. Precisamente porque es un valor muy difícil de definir correctamente. Sin embargo, si queremos encontrar este valor para usarlo en un programa de cálculo, tendremos que hacer algo.
Lo primero consiste en pedir al fabricante de la membrana una gráfica tensión-deformación de la membrana. Naturalmente el fabricante nos dirá que existen muchísimas gráficas de este tipo, dependiendo de las preguntas que hacíamos en el apartado anterior.
Así pues deberemos pedir algo así:

"Gráficas tensión-deformación de una membrana en la dirección de la urdimbre, cuando solamente hay tensión en la urdimbre, entre el rango 10 y 40 kN/m"

o

"Gráficas tensión-deformación de una membrana en la dirección de la trama, cuando en la dirección de la urdimbre hay la misma tensión que en la trama (ensayo biaxial), entre el rango 10 y 40 kN/m"

etc.

Una vez tenemos la gráfica, trazamos una línea inclinada que tenga la pendiente media aproxiamada de las curvas tensión-deformación de la membrana. (Véanse las líneas de color verde de la figura 2)

A continuación dividimos la altura por la base:

gráfica urdimbre, la de color rojo:
altura = 18 kN/m = 1,8 T/m
base = 3,2 - 1 = 2,2 % = 0,022
altura / base = 1,8 / 0.022 = 81,8  T/m

gráfica trama, la de color azul:
altura = 18 kN/m = 1,8 T/m
base = 6,5 - 3,5 = 3% = 0,03
altura / base = 1,8 / 0,03 = 60 T/m

Por lo tanto, en el programa WinTess3 usaremos un valor de  E igual a 82/60

Ramon Sastre, Noviembre de 2012