Facultad de Ingenierías
Programa de Ingeniería Civil
Asignatura: Programación de Computadores
Docente: Justo Fuentes
Aplicar conceptos de programación en Python mediante la librería Sympy en problemas de estática estructural, utilizando los módulos de Continuum Mechanics (Beam, Truss, Cable, Arch) para formular, modelar y analizar sistemas de cargas, reacciones y deformaciones.
La programación aplicada a la ingeniería estructural permite automatizar cálculos, representar modelos simbólicos y comprender mejor los fundamentos de la estática.
Sympy, al ser una librería de matemáticas simbólicas, incluye un submódulo especializado en mecánica del medio continuo (Continuum Mechanics) que facilita el análisis de vigas, cerchas, cables y arcos.
Esta tarea busca que cada estudiante desarrolle competencias de razonamiento lógico y analítico, utilizando inteligencia artificial (IA) como asistente en la resolución, codificación y exposición del problema.
| Código | Competencia | Descripción |
|---|---|---|
| C1 | Pensamiento lógico y computacional | Formula algoritmos para resolver sistemas estructurales en Python. |
| C2 | Comprensión estructural | Analiza el comportamiento de vigas, cerchas, cables y arcos bajo cargas. |
| C3 | Aplicación de librerías científicas | Implementa Sympy en la modelación simbólica de estructuras. |
| C4 | Aprendizaje autónomo con IA | Usa ChatGPT, Gemini u otros chatbots para asistir su razonamiento y documentación. |
| C5 | Comunicación y habilidades blandas | Expone oralmente el proceso con claridad técnica y actitud profesional. |
Cada estudiante debe interactuar con la IA (ChatGPT o Gemini) dentro del Notebook, registrando sus consultas y respuestas. Ejemplos de prompts útiles:
Cree un Notebook en Google Colab titulado:
Tarea_Sympy_Apellidos_Nombre.ipynb
Incluya las siguientes secciones:
Cada estudiante tiene asignado dos temas distintos entre Beam, Truss, Cable y Arch.
Registre en el Notebook los prompts utilizados y las respuestas obtenidas.
Realice un video individual (5–8 minutos) con:
Suba el Notebook y el video en Microsoft Teams.
| Criterio | Nota 1 (Deficiente) | Nota 2 (Básico) | Nota 3 (Aceptable) | Nota 4 (Bueno) | Nota 5 (Excelente) | Peso (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Estructura y claridad del Notebook | El documento carece de secciones claras y contiene errores de formato. | El notebook presenta secciones mínimas, pero desordenadas. | Se observan secciones básicas con estructura parcial. | El notebook está bien organizado y legible. | El notebook presenta estructura profesional, secciones completas, orden lógico y estética cuidada. | 15 |
| Programación y resultados | Código incompleto o con errores que impiden obtener resultados. | Código parcialmente funcional con errores de cálculo. | Cálculos correctos en la mayoría de las secciones. | Código depurado, cálculos correctos y reproducibles. | Código optimizado, con funciones propias, validaciones y resultados bien interpretados. | 20 |
| Comprensión teórica (Apéndices del libro) | No se evidencia comprensión del contenido de los apéndices. | Se cita parcialmente la teoría sin aplicarla correctamente. | Aplica las fórmulas con errores menores. | Explica adecuadamente la teoría y la aplica al código. | Integra la teoría con el análisis, demostrando dominio conceptual y crítico. | 15 |
| Uso documentado de IA (ChatGPT o Gemini) | No se incluyen prompts ni evidencias de interacción. | Pocos prompts y sin relación con el problema. | Prompts útiles pero sin reflexión sobre su uso. | Buen uso de prompts y reflexiones claras. | Prompts variados, precisos y estratégicos; reflexión crítica sobre el papel de la IA. | 15 |
| Reflexión técnica e interpretación de resultados | Sin análisis ni conclusiones. | Conclusiones genéricas o fuera de contexto. | Explica resultados de manera básica. | Analiza resultados con argumentos técnicos. | Integra resultados, teoría y reflexión ingenieril con visión aplicada. | 15 |
| Presentación del video y creatividad | Sin video o exposición confusa. | Video incompleto, sin claridad técnica. | Exposición aceptable con apoyo visual básico. | Presentación clara, fluida y con buen uso del lenguaje técnico. | Exposición profesional, creativa, con dominio del tema y uso didáctico de recursos visuales. | 20 |
Sympy Documentation — Continuum Mechanics Module: https://docs.sympy.org/latest/modules/physics/continuum_mechanics/index.html
Secciones específicas:
Cada estudiante desarrollará dos ejercicios basados en los módulos de Sympy: Beam, Truss, Cable y Arch. Los ejercicios son únicos y deben contener explicación teórica, implementación del código y visualización de resultados simbólicos o numéricos.
| Nº | Nombre completo | Temas asignados | Ejercicio orientativo |
|---|---|---|---|
| 1 | Gilberto Acuña Mendoza | Beam + Truss | Analice una viga simplemente apoyada con carga puntual y una cercha triangular con carga en el nudo superior. |
| 2 | STEVEN ARRIETA RUIZ | Cable + Arch | Modele un cable con carga distribuida y un arco parabólico articulado. |
| 3 | SEBASTIAN BARBOSA HERNANDEZ | Truss + Beam | Evalúe los esfuerzos en una cercha isósceles y la deflexión de una viga empotrada. |
| 4 | SEBASTIAN CALLE SIERRA | Beam + Cable | Simule una viga en voladizo y un cable con carga concentrada en el centro. |
| 5 | Sarith Chivatá Morelo | Arch + Truss | Analice un arco semicircular y una cercha con apoyo empotrado. |
| 6 | KEICY DE LA ROSA OLIVERA | Beam + Arch | Modele una viga con carga distribuida y un arco elástico de tres articulaciones. |
| 7 | Héctor Duarte Figueroa | Cable + Beam | Determine la forma de equilibrio de un cable y la reacción de una viga con dos cargas. |
| 8 | MARIA FIGUEROA BERTEL | Truss + Arch | Genere una cercha en triángulo y un arco biarticulado. |
| 9 | Noiver Galvis Castillo | Beam + Truss | Calcule las reacciones de una viga continua y los esfuerzos en una cercha rectangular. |
| 10 | Juan Gaspar Rivero | Cable + Beam | Analice un cable con dos apoyos y una viga simplemente apoyada. |
| 11 | LAILA GÓMEZ VILLADIEGO | Arch + Cable | Modele un arco de medio punto y un cable horizontal bajo peso propio. |
| 12 | SHERIN HERNÁNDEZ MONTENEGRO | Truss + Beam | Desarrolle una cercha plana con tres barras y una viga empotrada. |
| 13 | Adriana Julio Martínez | Beam + Arch | Simule una viga en voladizo y un arco elástico biarticulado. |
| 14 | María Cristina Luna Monterroza | Cable + Truss | Determine la tensión en un cable y los esfuerzos en una cercha simple. |
| 15 | Juan Mora Polo | Beam + Cable | Modele una viga doblemente apoyada y un cable parabólico. |
| 16 | GABRIEL MORALES MERCADO | Arch + Truss | Analice un arco circular de tres articulaciones y una cercha Pratt. |
| 17 | ANDRÉS MORALES NOBLES | Beam + Arch | Calcule las deflexiones en una viga empotrada y las reacciones en un arco. |
| 18 | Jesús Muñoz Luna | Cable + Truss | Simule el comportamiento de un cable colgante y una cercha triangular. |
| 19 | MARIA PAJARO PATERNINA | Beam + Truss | Determine las reacciones en una viga en voladizo y en una cercha en W. |
| 20 | María Pérez Gonzales | Arch + Cable | Modele un arco parabólico y un cable con tres apoyos. |
| 21 | ELÍAS RAMOS TURIZO | Beam + Truss | Analice una viga doblemente apoyada y una cercha Howe. |
| 22 | JORGE ROMERO ANGULO | Cable + Arch | Simule un cable uniformemente cargado y un arco circular. |
| 23 | Pedro Pablo Salas Verbel | Truss + Beam | Modele una cercha Warren y una viga empotrada con carga uniforme. |
| 24 | Luis Salgado Cardozo | Beam + Cable | Analice una viga en voladizo y un cable con carga concentrada. |
| 25 | Paula Andrea Sánchez Mercado | Arch + Truss | Determine los esfuerzos en un arco y una cercha de tres barras. |
| 26 | María Sierra Hernández | Beam + Arch | Modele una viga biapoyada con carga triangular y un arco parabólico. |
| 27 | Luifer Tapasco Padilla | Cable + Beam | Simule un cable parabólico y una viga continua. |
| 28 | Alba Torres Méndez | Truss + Arch | Analice una cercha plana con tres nudos y un arco semicircular. |
| 29 | MARÍA TOUS CARRASCAL | Beam + Truss | Modele una viga en voladizo y una cercha tipo Fink. |
| 30 | Andrés Vergara Hernández | Arch + Cable | Analice un arco circular y un cable con tres cargas concentradas. |
| 31 | Keiner Zabala Contreras | Beam + Cable | Calcule las reacciones de una viga empotrada y la forma de equilibrio de un cable. |
| 32 | Nicole Zapata Martínez | Truss + Arch | Modele una cercha simple y un arco de tres articulaciones. |
Pueden ejecutar este prompt inicial en su notebook:
# Explorando Sympy Continuum Mechanics
from sympy.physics.continuum_mechanics.beam import Beam
from sympy.physics.continuum_mechanics.truss import Truss
from sympy.physics.continuum_mechanics.cable import Cable
from sympy.physics.continuum_mechanics.arch import Arch
help(Beam)
help(Truss)
help(Cable)
help(Arch)