% Calculo general de celocias
clc
clear variables

% Determinamos datos generales del modelo
E=200*10^9; %[Pa] - Acero
A=(8/100*8/100); %[m^2]
nDof_nudo=2; % Numero de grados de libertad por nudo

% Deteminamos los nudos
% Node2D(numero,coordenada,load,restrain)
nodes=[Node2D(1,[0,0],[0,0],["r","r"])
       Node2D(2,[6,2],[0,-500*10^3],["f","f"])
       Node2D(3,[6,5],[100*10^3,0],["f","f"])
       Node2D(4,[10,2],[0,-500*10^3],["f","f"])
       Node2D(5,[10,5],[0,0],["f","f"])
       Node2D(6,[18,2],[0,0],["r","r"])
       Node2D(7,[18,5],[0,0],["f","f"])];

% Determinamos los elementos
% Barra2D(Name,E,A,node_j,node_k)

elements=[Barra2D("Barra 1",E,A,nodes(1,1),nodes(2,1))
          Barra2D("Barra 2",E,A,nodes(1,1),nodes(3,1))
          Barra2D("Barra 3",E,A,nodes(2,1),nodes(4,1))
          Barra2D("Barra 4",E,A,nodes(4,1),nodes(6,1))
          Barra2D("Barra 5",E,A,nodes(3,1),nodes(5,1))
          Barra2D("Barra 6",E,A,nodes(5,1),nodes(7,1))
          Barra2D("Barra 7",E,A,nodes(6,1),nodes(7,1))
          Barra2D("Barra 8",E,A,nodes(4,1),nodes(5,1))
          Barra2D("Barra 9",E,A,nodes(2,1),nodes(3,1))
          Barra2D("Barra 10",E,A,nodes(3,1),nodes(4,1))
          Barra2D("Barra 11",E,A,nodes(4,1),nodes(7,1))];

factor_escala=50; % Factor de escala para el dibujo
delta=1; % Offset para el dibujo

clear E A

Calculos automaticos
% Determinamos parametros globales del analisis
numero_nudos=height(nodes);
numero_barras=height(elements);
nDof_sistema=numero_nudos*nDof_nudo;

% Ensamblamos la matriz de rigidez global de la estructra
Sj_sistema=zeros(nDof_sistema);

for i=1:numero_barras
    Sj_temp=elements(i,1).Sj;
    index=elements(i,1).index;
    Sj_sistema(index,index)=Sj_sistema(index,index)+Sj_temp;
end

clear i index Sj_temp

% Determinamos los indices requeridos para identificar los grados de
% libertad libres y los grados de libertada restringidos
% Adicionalmente ensamblamos el vector de cargas para la solucion de los
% desplazamientos
% Ensamblamos el vector de desplazamiento de los apoyos para el calculo de
% los desplazamientos del sistema

index_global=zeros(1,nDof_sistema);
index_restrain=zeros(1,nDof_sistema);
A_join_load=zeros(1,nDof_sistema);
D_restrain=zeros(1,nDof_sistema);

for i=1:numero_nudos
    index=nodes(i,1).index;
    boundary_condition=nodes(i,1).boundary_condition;
    index_global(index)=index;
    index_restrain(index)=boundary_condition;
    A_join_load(index)=nodes(i,1).load;
    D_restrain(index)=nodes(i,1).restrain_displacement;
end

A_join_load=A_join_load';
D_restrain=D_restrain';

clear node_temp index boundary_condition i

% Extraemos los indices correspondientes a los nudos libres
[~,idx]=find(index_restrain==0);
index_f=index_global(idx);

% Extraemos los indices correspondeinetes a los nudos restringidos
[~,idx]=find(index_restrain==1);
index_r=index_global(idx);

clear idx index_global

% Particionamos la matriz de rigidez del sistema
% Determinamos la matriz Sff
Sff=Sj_sistema(index_f,index_f);
Sfr=Sj_sistema(index_f,index_r);
Srf=Sj_sistema(index_r,index_f);
Srr=Sj_sistema(index_r,index_r);

% Determinamos el vector de carga de los nudos libres
Af=A_join_load(index_f');

% Determinamos el vector de desplazamientos para los nudos restringidos
Dr=D_restrain(index_r');

% Resolvemos el sistema de ecuaciones para los delsplazamientos
Df=Sff^-1*(Af-Sfr*Dr);

% Ensamblamos el vector de desplazamiento de los nudos
Dj=zeros(nDof_sistema,1);
Dj(index_f')=Df;
Dj(index_r')=D_restrain(index_r');

% Calculamos las acciones de nudos
Aj=Sj_sistema*Dj;

Rutina para almacenar los resultados a las barras
% Grabamos los resultados obtenidos en el objeto
for i=1:numero_barras
    elements(i,1).Dj=Dj(elements(i,1).index);
    % Calculo de desplazamientos locales
    elements(i,1).Dm=elements(i,1).T*elements(i,1).Dj;
    % Calculo de fuerzas locales
    elements(i,1).Am=elements(i,1).Sm*elements(i,1).Dm;
    % Calculo de fuerzas de nudos
    elements(i,1).Aj=elements(i,1).T'*elements(i,1).Am;
end

Rutina para almacenar los desplazamientos de nudos
% Grabamos los deplazamientos de los nudos en el objeto
for i=1:numero_nudos
    nodes(i,1).desplazamiento=Dj(nodes(i,1).index');
end

Rutina para graficar
% Ensamblamos un vector de coordenadas X y Y para dibujar

j=1;
X=zeros(1,numero_barras*2);
X_deformada=zeros(1,numero_barras*2);
Y=zeros(1,numero_barras*2);
Y_deformada=zeros(1,numero_barras*2);

figure
hold on
for i=1:numero_barras
    plot([elements(i,1).node_j.coordenada(1,1),elements(i,1).node_k.coordenada(1,1)],[elements(i,1).node_j.coordenada(1,2),elements(i,1).node_k.coordenada(1,2)],'.r','MarkerSize',15,'Color','k','LineWidth',1,'LineStyle','--')
    plot([elements(i,1).node_j.coordenada(1,1)+elements(i,1).Dj(1,1)*factor_escala,elements(i,1).node_k.coordenada(1,1)+elements(i,1).Dj(3,1)*factor_escala],[elements(i,1).node_j.coordenada(1,2)++elements(i,1).Dj(2,1)*factor_escala,elements(i,1).node_k.coordenada(1,2)+elements(i,1).Dj(4,1)*factor_escala],'.r','MarkerSize',15,'Color','k','LineWidth',1.5,'LineStyle','-')
    % Grabamos las coordenadas en una lista para obtener los maximos y
    % minimos para el dibujo
    X(1,j)=elements(i,1).node_j.coordenada(1,1);
    Y(1,j)=elements(i,1).node_j.coordenada(1,2);
    X_deformada(1,j)=elements(i,1).node_j.coordenada(1,1)+elements(i,1).Dj(1,1)*factor_escala;
    Y_deformada(1,j)=elements(i,1).node_j.coordenada(1,2)+elements(i,1).Dj(2,1)*factor_escala;
    j=j+1;
    X(1,j)=elements(i,1).node_k.coordenada(1,1);
    Y(1,j)=elements(i,1).node_k.coordenada(1,2);
    X_deformada(1,j)=elements(i,1).node_k.coordenada(1,1)+elements(i,1).Dj(3,1)*factor_escala;
    Y_deformada(1,j)=elements(i,1).node_k.coordenada(1,2)+elements(i,1).Dj(4,1)*factor_escala;
    j=j+1;
end

clear j i

grid on
axis([min(X)-delta,max(X)+delta,min(Y)-delta,max(Y)+delta])
title("Estructura")
daspect([1 1 1]) 
set(gcf,'Visible','on','position',[0 0 1920 1080])

clear X Y X_deformada Y_deformada