ANÁLISIS COMPARATIVO DE MÉTODOS NUMÉRICOS PARA LA DINÁMICA DE PÓRTICOS IRREGULARES CON PYTHON

Resumen

Este estudio comparó métodos de integración numérica directa para el análisis dinámico de estructuras, un problema crítico en ingeniería civil, especialmente en edificaciones irregulares sometidas a cargas sísmicas u otras cargas dinámicas. Para analizar cuantitativamente el desempeño de tres algoritmos clave (diferencias centrales, Newmark-  y Wilson- ), se utilizó una implementación rigurosa en Python, apoyada por las bibliotecas NumPy y Matplotlib. La evaluación se realizó en un modelo realista de un pórtico irregular de cuatro niveles, aplicando una carga armónica externa y considerando las matrices de masa, amortiguamiento (Rayleigh) y rigidez del sistema. Los resultados demostraron que el método de Newmark-  ofreció el mejor equilibrio entre precisión, estabilidad y eficiencia computacional. Por su parte, Wilson-  presentó mayor robustez a costa de un mayor costo computacional, mientras que el método de diferencias centrales, aunque rápido, evidenció limitaciones significativas en estabilidad. Esta investigación proporciona criterios prácticos y cuantitativos para seleccionar el método de integración más adecuado según las necesidades de cada proyecto. Estudios futuros explorarán la aplicación de estos métodos en análisis no lineales y con cargas sísmicas reales, así como la implementación de versiones paralelas (CUDA/multiprocessing) para mejorar el rendimiento en modelos de gran escala.