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Diseño y fabricación de equipos para la enseñanza e investigación de la ingeniería. Evolucionamos constantemente para adaptarnos a las necesidades del sector de la educación de la ingeniería.

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Entender el Comportamiento Estructural

Un Nuevo y Revolucionario Sistema de Enseñanza

Un novedoso y vanguardista planteamiento de la enseñanza de la ingeniería estructural. La fusión de un software innovador, un hardware exclusivo y el libro de texto acreditado proporciona una base sólida para entender el comportamiento estructural.

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ST10

INGENIERÍA ESTRUCTURAL
ST10/ST11 Entender el Comportamiento Estructural
Versión 1

Un novedoso y vanguardista planteamiento de la enseñanza de la ingeniería estructural.
La fusión de un software innovador, un hardware exclusivo y el libro de texto acreditado proporciona una base sólida para entender el comportamiento estructural.

Armfield ofrece un planteamiento totalmente novedoso de la enseñanza de la ingeniería estructural.

Se centra en la comprensión subyacente del comportamiento estructural, pero continúa explicando los principios básicos.

Structural Engineering - Understanding Structural Behaviour from Armfield Ltd on Vimeo.

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Especificación para la Realización de Pedidos - ST10/ST11

Entender el Comportamiento Estructural ST10

Paquete de Instrumentación ST11

  • Herramienta educativa destinada a proporcionar a los estudiantes formación sobe el modo en que se comportan las estructuras
  • Se pueden crear diversas estructuras diferentes en una pantalla panorámica. El software calcula una simulación del rendimiento de la estructura, es decir, la deflexión, el diagrama del momento, el diagrama de corte, las reacciones. Estos diagramas se muestran directamente detrás del modelo físico de la estructura, con el mismo tamaño que el modelo y, por tanto, pueden asociarse directamente con las respuestas obtenidas aplicando estímulos manuales
  • Se suministra con una selección de vigas de diferentes longitudes, juntas fijas y con pasador y soportes fijos, con pasador y corredizos; esto permite la construcción de una amplia gama de estructuras físicas
  • Las vigas de fibra de carbono proporcionan una respuesta exagerada a la curvatura con el fin de facilitar la visualización y el entendimiento
  • Un paquete de instrumentación y sensor opcional posibilita la aplicación de cargas con el software y la medición y visualización en pantalla de las reacciones y deflexiones resultantes
  • Suministrado con el libro de texto - «Entender el análisis estructural» (Understanding Structural Analysis), del Dr David Brohn

Características Básicas

Diseño intuitivo que proporciona una gran sensación de 'tocar y sentir'

  • Las vigas de fibra de carbono proporcionan una respuesta exagerada con el fin de mejorar la visualización
  • Las vigas de fibra de carbono también proporcionan una deformación plástica insignificante, lo que incrementa su duración y reproducibilidad
  • Visualización de software y hardware totalmente integrada
  • Se puede construir una amplia gama de estructuras con componentes simples
  • Se pueden comparar las simulaciones informáticas con las respuestas reales
  • Paquete de instrumentación y sensor
  • Se suministra con el libro de texto «Entender el análisis estructural» (Understanding Structural Analysis), del Dr David Brohn

Introducción

La ingeniería estructural moderna utiliza exhaustivamente programas informáticos para proporcionar análisis detallados de las estructuras. Cuando una estructura es un poco compleja, los cálculos implicados superan lo que se puede implementar de forma sensata utilizando únicamente cálculos manuales o con hojas de datos. De forma similar, la práctica de la enseñanza moderna se centra en el uso de estos programas de análisis de ingeniería estructural. Aunque proporcionan un servicio de análisis excelente, se basan totalmente en que el usuario disponga de una comprensión inherente de la estructura que se va analizar. Por desgracia, este no es siempre el caso. El análisis solo puede ser tan bueno como la información proporcionada y no puede hacer nada para mejorar un concepto erróneo de principio (RIRO).

El equipo convencional para la enseñanza de la ingeniería estructural aporta poco o nada a esta formación, centrándose en el análisis detallado de situaciones simples; no intenta fomentar que los estudiantes piensen en lo realmente importante a la hora de diseñar o analizar estructuras.

Armfield ha colaborado con el Dr David Brohn (quien también colabora en este tema con el Instituto de Ingeniería Estructural) para desarrollar un equipo de hardware y software diseñado específicamente para poder llegar a comprender el comportamiento estructural.

Este equipamiento posibilita el montaje y comprensión de una amplia variedad de modelos estructurales. Utiliza deliberadamente una serie de vigas que proporcionan una respuesta exagerada, lo que permite la visualización de las deflexiones. Incluso el sistema básico sin actuadores o sensores puede proporcionar una formación valiosísima sobre las estructuras, simplemente pulsando manualmente y observando las deflexiones. Cuando se conjunta con el software de visualización, los sensores, los actuadores y el software de análisis, el equipo proporciona una experiencia de aprendizaje única y sin igual.

Modos de Uso

La forma más sencilla es utilizar el hardware y el bastidor para construir una estructura. Al aplicar cargas manualmente y observar el modo en que reacciona la estructura, se obtiene una respuesta instantánea y se logra una gran experiencia de aprendizaje.

Al utilizar el software de visualización y la pantalla esta experiencia de aprendizaje pasa a otra dimensión. La visualización gráfica de los momentos, los corte, las deflexiones y las reacciones en respuesta a una carga simulada logra que estos conceptos puedan observarse de una modo real. Al visualizar estas simulaciones en pantalla, superpuestas con el modelo físico, y al comparar las simulaciones con el hardware se consigue una capacidad de enseñanza totalmente única y sin parangón (el software también puede utilizarse solo, sin el hardware, si así se desea).

La siguiente fase consiste en añadir el paquete de hardware opcional Instrumentación. Este posibilita la aplicación de cargas a la estructura desde el PC y la medición de las reacciones y desplazamientos reales con los sofisticados sensores. De este modo, se pueden tomar mediciones cuantitativas de cargas, desplazamientos y reacciones.

Los sensores y actuadores también pueden utilizarse de forma autónoma para aplicar y medir respuestas a las estructuras propias de los usuarios.

Finalmente, es posible llevar a cabo una simulación informática completa de las estructuras. Armfield proporciona modelos de estructuras claves, que pueden ejecutarse directamente en una versión de demostración de un paquete de análisis estructural de software profesional.

Descripción

El paquete de enseñanza completo está compuesto por cuatro tipos diferentes de componentes. Están disponibles diferentes selecciones de componentes para satisfacer requisitos de enseñanza específicos.

Hardware estructural

Este es un conjunto de componentes que posibilita el montaje y comprensión de una amplia variedad de estructuras 2D. Está compuesto por un bastidor transparente en el que se monta la estructura con 32 posibles posiciones de montaje configuradas en forma de rejilla de 80x80mm. Está disponible una amplia gama de diferentes nodos y juntas. Los nodos fijos se acoplan al bastidor mediante un sencillo sistema de montaje con clavijas.

Se proporcionan diversas «vigas» de distintas longitudes. Estas vigas están fabricadas con fibra de carbono y diseñadas para flexionarse fácilmente en una dimensión con el fin de demostrar el movimiento de la estructura.

Longitudes de vigas disponibles: 1U, 2U, 3U, 4U, 4U+

Soportes disponibles:

  • Rígido fijo
  • Con pasador fijo
  • Soporte corredizo sencillo
  • Corredera final
  • Anclaje corredizo horizontal

Juntas disponibles:

  • Ángulo recto rígido
  • Ángulo recto con pasador
  • Con pasador en línea

El bastidor transparente está montado en una pantalla panorámica de 32" y el PC ejecuta la pantalla y el software de visualización del modo descrito en la sección 2.

Las vigas, juntas, etc. se suministran en una cajonera con cierre similar al pantalla, con posiciones de montaje específicas para el almacenamiento de cada componente. Está disponible un cajón vacío para la opción Instrumentación ST11.

Hardware y Software de Visualización

Software de Visualización y Pantalla

Este software forma parte fundamental del concepto Entender el Comportamiento Estructural (USB, por sus siglas en inglés) y se complementa con el hardware USB para demostrar y ayudar a entender dichos conceptos.

Para diversas estructuras predefinidas, es posible llevar a cabo una simulación interactiva inmediata del efecto de la carga sobre la estructura. Las cargas pueden simularse con el ratón del PC y los diagramas de corte, los diagramas del momento, las deflexiones y las reacciones se visualizan gráficamente y se actualizan constantemente a medida que se modifica la carga.

Al combinar el hardware y el software, los diagramas aparecen inmediatamente detrás de la estructura y pueden asociarse directamente con ella.

Funciones del Software:

  • Visualiza la estructura que se va a evaluar con el fin de facilitar el montaje correcto
  • Visualiza la estructura tanto en forma de diagrama como de implementación típica de imágenes de la misma estructura. Se ha demostrado que esto facilita en gran medida el aprendizaje a los estudiantes
  • Proporciona una representación gráfica de los momentos, el corte, las deflexiones y las reacciones en respuesta a cargas simuladas
  • Contiene presentaciones para presentar los conceptos de momento, corte, deflexión y reacción así como su representación gráfica asociada en el diagrama de estructuras
  • Cuando se utiliza junto con el hardware de instrumentación, el software controla los actuadores y representa las salidas de los diversos sensores
  • En este modo, los diagramas mostrados se asocian con la carga real aplicada por el actuador en lugar de con una carga simulada
  • Proporciona calibración para los sensores y la pantalla

Paquete de Instrumentación

El paquete de instrumentación incluye diversos sensores y actuadores utilizados para recalcar y medir el rendimiento del hardware estructural.

Los componentes disponibles son:

ST11-1 Sensor Soporte Rígido Tres Componentes 

Se utiliza en lugar de un soporte rígido fijo con el hardware estructural. Mide tanto la reacción longitudinal en la junta (en la dirección de la viga, equivalente a la tensión o compresión) como la reacción ortogonal en la junta y la reacción del momento.

ST11-2 Sensor Soporte con Pasador dos Componentes

Se utiliza en lugar de un soporte con pasador fijo con el hardware estructural. Mide tanto la reacción longitudinal en la junta (en la dirección de la viga, equivalente a la tensión o compresión) como la reacción ortogonal en la junta.

ST11-3 Sensor Deflexión

Se utiliza para medir la deflexión de la viga en un punto de la rejilla.

ST11-4 Sensor Soporte Simple

Se utiliza en lugar de un soporte corredizo simple y mide la reacción en el soporte.

ST11-5 Actuador Lineal 

Proporciona una deflexión lineal a la estructura en cualquier punto de la rejilla; se complementa con un sensor para medir la fuerza (carga) generada por el actuador para alcanzar la deflexión necesaria.

ST11-6 Módulo Interconexión 

Proporciona la conexión entre los sensores y el PC mediante una interfaz USB2 estándar. También incluye cables de conexión y alimentación de entrada universal.

Los sensores y los actuadores se conectan a la unidad de interfaz y entre sí mediante cables de conexión con una configuración de cadena. Pueden conectarse en cualquier parte de la cadena y se pueden configurar múltiples componentes del mismo tipo en el mismo sistema. Se pueden adquirir individualmente sensores y actuadores adicionales y añadirse en una fecha posterior en caso necesario.

Software de Análisis

Armfield suministra modelos de software para todas las estructuras predefinidas, que pueden analizarse en una versión de demostración disponible de forma gratuita de un paquete de software de elaboración de modelos profesional. Armfield también suministra la versión de demostración de este paquete.

Desde el principio, los usuarios pueden analizar sus propios modelos y estructuras, tanto con los componentes Armfield como utilizando el software. El software posibilita la definición y análisis de cualquier material, tamaño, espesor, resistencia, etc de la viga.

También está disponible un segundo paquete de software de análisis (QSE Space pórticos planos) con el libro de texto suministrado, Entender el Análisis Estructural

Tenga en cuenta que para el soporte de ambos paquetes de software de análisis hay que ponerse en contacto directo con los proveedores.

Alcance del Suministro

Este es un sistema extremadamente modular con una gama casi infinita de posibilidades. Para simplificar la compra, los componentes están disponibles en varios kits, dependiendo de los requisitos.

ST10 Entender el Comportamiento Estructural

Compuesto por:

  • Bastidor
  • Conjunto de vigas, soportes y juntas para la variedad de estructuras previamente indicadas que se va a implementar (también se pueden implementar muchas otras)
  • Pantalla de alta definición de 32" con interfaz HDMI
  • Software de visualización y pantalla
  • Modelos 2D RISA
  • Libro «Entender el análisis estructural» de David Brohn – Incluye versión demo del software de análisis QSE
  • Servicio de almacenamiento para todos los componentes
ST11 Paquete de Instrumentación (para su uso con ST10)

Compuesto por:

  • Sensor deflexión
  • Actuador lineal
  • Sensor soporte rígido tres componentes
  • Sensor soporte con pasador dos componentes
  • Sensor soporte simple
  • Unidad interfaz más alimentación y cables de conexión
  • El software para funciones de instrumentación y control se suministra con ST10

Nota: Se pueden a ñadir posteriormente actuadores y sensores adicionales.

Requisitos

ST10

Requiere: PC Windows con capacidad gráfica 1920 x 1080 e interfaz HDMI (PC no suministrado por Armfield).

ST11

Requiere: Entender el comportamiento estructural ST10

Especificacion de Transporte

Volumen (m³) Deberá determinarse
Peso bruto(kg) Deberá determinarse

Dimensiones Totales

Altura 0.84m
Ancho 0.77m
Profundidad 0.33m

 

Armfield USB logo

Armfield se han unido con el autor de "La comprensión de Análisis Estructural", el Dr David Brohn, para desarrollar una gama de hardware y software específicamente para abordar el tema de la comprensión de Comportamiento Estructural.