Prefacio

Este libro enseña el método de rigidez para armaduras planas de la manera en que mejor se aprende un método: aplicándolo paso a paso hasta poder usarlo sin ayuda. Cada paso del método se convierte en unas pocas líneas de Python, y al final del libro esas líneas forman una calculadora completa, escrita por nosotros mismos, que analiza cualquier armadura plana: calcula sus desplazamientos, reacciones y fuerzas axiales, verifica el equilibrio y dibuja los resultados.

A quién va dirigido

El libro está pensado para estudiantes de ingeniería civil que cursan análisis estructural, por lo general en el cuarto año de la carrera, y para docentes que quieran acompañar ese curso con programación. Supone que conocemos la estática de armaduras, las nociones de esfuerzo y deformación de resistencia de materiales y el álgebra de matrices. No supone ningún conocimiento de programación: aprendemos Python a medida que el método lo necesita, y siempre con ejemplos de armaduras.

Tres formatos, un mismo contenido

El libro existe en tres formatos que se complementan:

• El libro impreso o en PDF, para leer con calma, estudiar la teoría y resolver los ejercicios. Las soluciones están en el anexo F.
• La versión web, con el mismo texto, el código listo para copiar, las soluciones plegadas debajo de cada ejercicio y enlaces directos a los notebooks.
• Los notebooks, archivos de Google Colab con el código de cada capítulo, sus soluciones y sus puntos de control.

Todo está en el repositorio del libro, github.com/eder3232/libro-rigidez-python-armaduras2d.

Cómo trabajar con el libro

Lo más importante es escribir el código, no solo leerlo. Recomendamos trabajar así:

1. Crear un notebook propio en nuestro Google Drive, como se explica en el capítulo 2, y abrirlo con Google Colab. No hace falta instalar nada.
2. Leer cada capítulo con el notebook abierto al lado, y escribir y ejecutar cada fragmento de código a medida que aparece.
3. Comparar lo que obtenemos con la salida que muestra el libro. Si coinciden, seguimos; si no, buscamos la diferencia antes de avanzar.
4. Resolver los ejercicios del capítulo antes de mirar las soluciones.

Los capítulos se apoyan unos en otros: el código de cada uno usa las funciones de los anteriores. Por eso conviene leerlos en orden.

Los puntos de control

Puede pasar que algo no funcione y no encontremos el error, o que queramos saltarnos un capítulo. Para eso, cada capítulo termina con un punto de control: un notebook con todo el código del libro hasta ese capítulo, ya escrito y probado. Basta con abrirlo, copiarlo a nuestro Drive y continuar desde ahí. El capítulo 12 ofrece, además, la calculadora completa, organizada para analizar nuestras propias armaduras.

Las cajas del texto

El texto se acompaña de cajas con un papel fijo:

• Recuerda: la teoría que ya conocemos, en la notación del libro.
• Python: una herramienta del lenguaje que usamos por primera vez.
• Cuidado: un error frecuente y cómo evitarlo.
• Estrategia de resolución: los pasos para resolver un tipo de problema.
• Para saber más: una ampliación que puede omitirse sin perder el hilo.
• Problema resuelto: un ejemplo completo, con su enunciado, su solución y su verificación.

Las ecuaciones más importantes aparecen resaltadas con un fondo de color.

El código aparece sobre un fondo claro, con sus colores habituales, y lo que produce al ejecutarse aparece debajo, marcado con una línea vertical a la izquierda. Los fragmentos de código del libro son exactamente los de los notebooks: se extraen automáticamente de un mismo archivo y se ejecutan antes de cada edición, de modo que toda salida impresa es la que produce el código.

Notación y unidades

Las matrices se escriben en negrita mayúscula ($\mK$, $\mT$) y los vectores en negrita ($\vU$, $\vF$); la notación completa y las convenciones de signos están en el anexo E. Trabajamos siempre en kilonewtons y metros, de modo que el módulo de elasticidad va en kN/m² y las áreas en m². Los nodos, las barras y los grados de libertad se numeran desde 1, como en cualquier texto de análisis estructural.

Licencia

Este libro es una obra abierta. El texto y las figuras se distribuyen bajo la licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 (CC BY-NC-SA 4.0), y el código, bajo la licencia MIT: podemos usarlo, modificarlo e incorporarlo en nuestros propios programas, citando su origen.

Eddy Eder Sucapuca Cruz