¡Potencia tu diseño estructural con SAP2000! Descubre cómo usar la API de SAP2000 para automatizar procesos, personalizar tu flujo de trabajo y conectar con herramientas como Python y Grasshopper. Revisa nuestro artículo para aprender a optimizar tu análisis estructural y maximizar la eficiencia de tus proyectos. ¡No te lo pierdas!

Introducción

En la ingeniería estructural moderna, SAP2000 es esencial para el diseño y análisis preciso de estructuras complejas. Además de sus capacidades avanzadas, ofrece una API que permite a los ingenieros personalizar y automatizar procesos, optimizando su flujo de trabajo. Este artículo explora cómo comenzar con la API de SAP2000 para expandir las posibilidades en el análisis estructural.

¿Para qué sirve SAP2000?

SAP2000 es un programa de elementos finitos con interfaz gráfica 3D desarrollado por CSI (Computers & Structures INC) que se utiliza para el cálculo, diseño y dimensionamiento de estructuras en proyectos de ingeniería civil y arquitectura. Es ampliamente empleado para modelar y analizar diversos tipos de estructuras, desde puentes y edificios hasta estadios y presas, ofreciendo resultados precisos y confiables.

Si bien SAP2000 ofrece una amplia gama de características para el modelado y análisis de estructuras, puede tomar tiempo en el modelado y la configuración inicial. Para resolver esto, su API permite automatizar tareas repetitivas y personalizar procesos, lo que reduce significativamente los tiempos de modelado y análisis, optimizando la eficiencia y minimizando errores.

¿Qué son las API?

Las API, o interfaces de programación de aplicaciones, son mecanismos que permiten la comunicación entre diferentes componentes de software mediante un conjunto de definiciones y protocolos. En términos simples, una API actúa como un intermediario que permite a una aplicación solicitar información o servicios a otra aplicación sin necesidad de entender cómo está implementada internamente. 

Para entender mejor el funcionamiento de la API imagina que estás en una obra y necesitas más cemento. Para conseguirlo, haces una solicitud especificando el tipo de material y la cantidad necesaria en términos que el encargado del almacén entiende. El encargado revisa el inventario y te entrega el cemento solicitado. En esta analogía, tú representas al usuario del software; la solicitud que haces es la API, que transmite tus indicaciones al encargado del almacén (el software), quien luego te proporciona el material solicitado, es decir, los datos. Así, la API actúa como un intermediario eficiente que permite comunicarte con el software para obtener exactamente lo que necesitas.

Nota: Analogía del significado de una API.

API de Sap2000

La API de SAP2000 es una herramienta que permite a los ingenieros y programadores interactuar con el software SAP2000 de manera automatizada y personalizada. A través de esta interfaz, los usuarios pueden acceder a una serie de funciones avanzadas del software para crear, modificar y analizar modelos estructurales. 

Nota: Un usuario pide mediante la API que se obtengan las unidades del proyecto.

De la imagen anterior, considera la API como una serie de instrucciones que le dice a un programa cómo interactuar con otro software o con datos específicos. Así, una API puede permitir que SAP2000 se comunique con otras herramientas de diseño o bases de datos, integrando funcionalidades y facilitando la interoperabilidad.

¿Para qué sirve?

A través de la API, se pueden realizar diversas tareas, tales como:

• Automatización de Modelos: Crear y modificar modelos estructurales a través de scripts, eliminando la necesidad de realizar tareas manualmente.
• Integración con Hojas de Cálculo: Utilizar Excel para definir y ajustar modelos, así como extraer y procesar resultados automáticamente.
• Creación de Plugins Personalizados: Desarrollar herramientas adicionales que se integren directamente con SAP2000 para añadir funcionalidades específicas.
• Intercambio de Datos: Conectar SAP2000 con otros programas y herramientas, como Revit o aplicaciones de análisis adicionales, mediante conexiones bidireccionales.

¿Dónde encontrar su documentación?

La documentación de la API de SAP2000 es una guía completa que proporciona toda la información necesaria para utilizar las funciones y métodos disponibles en la API. Esta documentación incluye descripciones detalladas de las funciones, parámetros, ejemplos de código que podremos usar cuando empleemos esta API. Una de las formas para acceder a esta es abrir la carpeta del programa y buscar “CSI OAPI Documentation”.

Dentro de la documentación se pueden ver distintos accesos como por ejemplo cuáles son las unidades del proyecto, en este caso debemos ir a la opción “Buscar” y luego digitar “units”. Aquí aparecerán una serie de opciones que emplean ese término. Nos interesa conocer las unidades del proyecto así que entramos a “GetPresentUnits”, donde se pueden ver qué valores representan las distintas unidades.

Principales aplicaciones de la API de SAP2000

Para comenzar con la API de SAP2000, primero debes elegir un lenguaje de programación compatible con SAP2000, puesto que en la documentación encontrarás cuáles son los pasos o instrucciones para utilizar una determinada función. Por eso te presentamos algunos de los lenguajes más utilizados actualmente dentro de SAP2000.

• Python: Utilizado para scripts que automatizan procesos y analizan datos, Python facilita la integración con otras bibliotecas y herramientas de análisis. En este caso debes tener en cuenta la instalación de librerías específicas como numpy y pandas, puesto que te dará acceso a trabajar con datos organizados en archivos como Excel. Además, es importante conocer un nivel básico de la estructura del lenguaje para crear las funciones que veremos más adelante.
• C#: Permite la creación de aplicaciones personalizadas y plugins que interactúan con SAP2000, ideal para el desarrollo de interfaces de usuario más complejas.
• VBA (Visual Basic for Applications): Usado para automatizar tareas en Excel y otras aplicaciones de Microsoft, permitiendo la interacción con SAP2000 desde entornos conocidos.
• Grasshopper: Integrado dentro del software de Rhino, Grasshopper es una entorno de programación visual que se puede utilizar para generar modelos geométricos complejos y luego exportarlos a SAP2000 para su análisis, facilitando el diseño paramétrico. Es preferido para la modelación geométrica compleja y parametrizada, es decir, a través de sus herramientas podemos ajustar la geometría a nuestro gusto. Aquí es importante el uso de extensiones (plug-ins) enfocados en SAP2000.

1. Definición de cargas y combinaciones

En el proceso de análisis estructural, la incorporación de cargas es una tarea esencial pero que, realizada manualmente, puede ser extremadamente repetitiva y consumir horas de trabajo. Por ello, contar con una forma rápida y eficiente de asignar cargas y crear sus combinaciones es crucial para optimizar el análisis. En este ejemplo, se recomienda descargar las librerías “pandas”, que permiten extraer datos de archivos Excel, y “numpy”, necesaria para trabajar con matrices, facilitando así la automatización de este proceso y reduciendo significativamente el tiempo requerido para completarlo.

2. Modelado de estructuras a partir de CAD

A menudo, se utiliza AutoCAD para crear bocetos de estructuras debido a su simplicidad en la realización de esquemas. Sin embargo, al transferir estos esquemas a SAP2000, es necesario definir puntos de referencia y grillas para desarrollar el modelo, lo que puede ser un proceso laborioso. 

Gracias a la librería “ezdxf” integrada en Python, es posible transferir todas las propiedades del boceto de AutoCAD directamente a SAP2000, incluyendo secciones y materiales requeridos. Esto elimina la necesidad de crear manualmente materiales o modelar cada elemento, permitiendo que el proceso tedioso de generar geometrías se automatice a partir de un boceto en AutoCAD.

3. Creación de Reservorios Paramétricos con SAP2000 y Grasshopper

SAP2000 es una herramienta potente para el modelado de estructuras complejas, como reservorios o cisternas. No obstante, ajustar la geometría de estos modelos puede ser un proceso largo y tedioso. La integración de la API de SAP2000 como plug-in en Grasshopper, en conjunto con la generación de geometría en Rhino, permite modificar las dimensiones de la estructura de manera independiente y eficiente. Además, Grasshopper facilita la asignación de cargas estructurales, automatizando tanto el modelado como el análisis, lo que reduce significativamente el tiempo de trabajo y mejora la flexibilidad del diseño.

4. Modelado de nave industrial

Grasshopper no solo permite trabajar con elementos individuales, sino que también facilita la integración de múltiples geometrías de forma conjunta, permitiendo parametrizar características como la altura, separación y sección de los elementos. Esta capacidad de modificar el modelo de manera flexible es especialmente útil, ya que realizar estos cambios directamente en SAP2000 puede ser un proceso largo y complicado. 

Al utilizar Grasshopper, los ajustes se pueden realizar de forma dinámica y conveniente, lo que optimiza el flujo de trabajo. Además, gracias a su estructura basada en nodos y conexiones, es posible construir el modelo en secuencia, identificando y corrigiendo errores antes de exportar la geometría a Rhino y, finalmente, llevarla a SAP2000 para el análisis. Este enfoque ahorra tiempo y asegura que el modelo esté listo para obtener las fuerzas internas requeridas con mayor precisión y eficiencia.

5. Extraer tablas a documentos

Las memorias de cálculo son un requisito esencial en la presentación de proyectos estructurales. Sin embargo, su elaboración suele involucrar una serie de pasos que incluyen el uso de software especializado, Excel y Word, donde es necesario ajustar formatos de celdas, eliminar datos innecesarios y realizar estas modificaciones en cada informe. 

Este proceso puede consumir una gran cantidad de tiempo, incluso cuando el análisis y el diseño ya están completos. La integración de Python con SAP2000 ofrece una solución eficiente: mediante las librerías docx y pandas, es posible extraer directamente la información desde SAP2000 y transferirla a Word, utilizando una plantilla personalizada que puede ser reutilizada en otros proyectos. Con esta automatización, puedes olvidarte de copiar y pegar datos manualmente, ahorrando tiempo valioso y agilizando el proceso de documentación.

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Referencias

[1] Software Shop. (n.d.). SAP2000. Recuperado de https://www.software-shop.com/index.php/producto/sap2000#:~:text=SAP2000%20es%20un%20programa%20de,de%20problemas%20de%20ingenier%C3%ADa%20estructural

[2] Amazon Web Services. (s.f.). ¿Qué es una API?. Recuperado de https://aws.amazon.com/es/what-is/api/

[3] CSI España. (s.f.). Application Programming Interface (API). Recuperado de https://www.csiespana.com/estat/40/application-programming-interface-(api)#

[4] Konstruedu. (2024). Automatización del análisis y diseño estructural con la API de SAP2000. Recuperado de https://konstruedu.com/es/curso/automatizacion-del-analisis-y-diseno-estructural-con-la-api-de-sap2000

Escrito por Jorge Enrique Huaripata Ascate para KONSTRUEDU.COM