Vale começar pelo que existe, porque é bastante coisa e é bom. Quem ensina estruturas hoje tem ferramentas gratuitas de primeira linha, e várias delas fazem o trabalho delas melhor do que nós fazemos o nosso.
O panorama gratuito, com nome e sobrenome
| Ferramenta | Gratuita | O que faz muito bem | Desenvolvimento conceitual |
|---|---|---|---|
| Ftool | Sim | Modelar pórticos planos e ler diagramas e linhas de influência com uma fluidez que poucos alcançam | Mostra o comportamento, não o desenvolvimento que o produz |
| MASTAN2 | Sim (sobre MATLAB ou seu runtime) | Análise matricial linear e não linear, ligada ao livro de McGuire, Gallagher e Ziemian | A teoria está no livro; o programa roda a análise |
| SkyCiv | Faixa gratuita | Cálculos à mão passo a passo: corpos livres, equações de equilíbrio antes de substituir, Cross para hiperestáticas | Aritmética substituída, e sobre estática básica |
| sectionproperties | Sim, open source | Empenamento, centro de cisalhamento e constante de Saint-Venant por elementos finitos | É uma biblioteca Python: devolve números, sem interface e sem explicação |
Dessa lista o SkyCiv é o que mais se aproxima do que costumamos chamar de «mostrar o desenvolvimento», e é preciso dizer com todas as letras: os cálculos à mão dele são bons. Monta o diagrama de corpo livre, escreve ΣM = 0 antes de entrar com números e resolve por Cross quando a viga é hiperestática. Quem afirmar que nenhum programa gratuito mostra os passos é desmentido em um minuto.
A diferença não é mostrar passos. É dizer quando a fórmula não se aplica
Substituir números numa fórmula correta e explicar por que aquela fórmula é a que corresponde são coisas diferentes. A primeira poupa a conta. A segunda evita o erro que a conta não consegue detectar, porque o erro está uma camada acima.
Os calculadores de torção que circulam por aí ilustram o ponto ao contrário: você escolhe o tipo de seção — maciça, tubo fechado, retângulo — e o programa aplica a fórmula correspondente. Nunca diz que você escolheu errado, nem o que a outra teoria teria dado, nem de que lado do erro você ficou.
Um programa que só calcula nunca vai te avisar de que você está calculando o que não é.
Três funções para as quais não achamos equivalente
- Análise cinemática explicada. Procuramos software e não há: o que aparece é material de aula em PDF. O «educational software for kinematic analysis» que existe é para mecanismos de máquinas, bielas e manivelas, não para classificar estruturas.
- Detalhamento de armaduras. A única coisa gratuita que achamos é o AutoRebar, e é um complemento do AutoCAD, então para usar o que é grátis é preciso uma licença cara. Além disso ele desenha: você coloca as barras, ele monta a planilha. O resto são testes de sete dias ou software comercial. Open source, nada.
- Análise de seção desenvolvida. Aqui existe um gratuito sério, o sectionproperties, e em elementos finitos de empenamento provavelmente nos supera. Mas é uma biblioteca sem interface: devolve o centro de cisalhamento, não explica por que ele está onde está.
Nenhuma ferramenta gratuita faz duas das três. Nenhuma encara nenhuma das três pelo lado conceitual. Essa é a lacuna, e é menor e mais precisa que «somos os únicos que ensinam».
Uma tela onde a diferença aparece inteira
Abaixo há uma viga de dois vãos sobre três apoios. Os três restringem apenas o movimento vertical. É o caso de manual, e ao mesmo tempo o que mais vezes vi ser dado como certo numa prova.
A fórmula do grau de hiperestaticidade dá g = 3·m + r − 3·n = 3×2 + 3 − 3×3 = 0. Zero significa isostática, e qualquer programa que pare na fórmula vai informar exatamente isso. Mas nada segura a viga horizontalmente: é um mecanismo, e não tem solução.
| Passo | O que olha | Resultado |
|---|---|---|
| 2 · Grau de indeterminação | g = 3·m + r − 3·n | 0 |
| 3 · Matriz de rigidez | Modos de mecanismo detectados | 1 |
| 3 · Matriz de rigidez | Graus de liberdade sem restrição | 1 |
| 4 · Sugestões | Veredito na tela | Não pode ser resolvida |
O app não informa o zero e lava as mãos: ele o contradiz, no mesmo passo 2 em que o calculou — «A fórmula dá g = 0 (condição necessária para isostática), mas NÃO suficiente». O passo 3 monta a matriz de rigidez global, 6×6 aqui, e marca «Detectado 1 modo de mecanismo» apesar de g = 0 ≥ 0. Nomeia o nó 3 e seu deslocamento horizontal, esclarece que a equação do passo 2 conta restrições sem olhar onde estão, e fecha com «✗ Mecanismo — não pode ser resolvida».
Por que isso pode servir a um departamento
Um aluno que aprende a fórmula do grau e nunca vê a condição suficiente falhar sai com uma regra incompleta e não sabe disso. É difícil mostrar no quadro, porque o exemplo que a quebra parece um erro de digitação. Aqui aparece numa tela, com o número e a contradição lado a lado.
E não é preciso instalar nada, nem ter licença, nem pedir que a faculdade compre nada. Abre no navegador e o modelo viaja como link.