top of page
Ancla 1
CLASE : ANÁLISIS ESTRUCTURAL - PROFESOR EDGAR MUÑOZ
TEMA: ANÁLISIS MATRICIAL DE VIGAS PRISMÁTICAS Y RECTAS
1. MATERIALES
Módulo de elasticidad (MPa)
2. SISTEMA ESTÁTICO
Número de elementos
Número de nudos
2
Nudo
Tipo de apoyo
Cargas en los nudos
Aplica?
P(kN)
M(kN.m)
1
2
3
Elemento
W(kN/m)
P(kN
d(m)
L(m)
I(m4)
Luz 1-2
Luz 2-3
Luz 3-4
Luz 4-5
4
5
d1
P1
P2
d2
P3
d3
P4
d4
3.ANÁLISIS
.
3.1 REVISIÓN DE ESTABILIDAD
.
3.2 MATRIZ DE RIGIDEZ DE CADA ELEMENTO
Se presenta la matriz de rigidez de cada elemento de la viga, teniendo en cuenta que es un elemento prismático recto con dos grados de libertad(GDL) por nudo. En la siguiente figura se muestra su sistema de coordenadas y las fuerzas internas en cada nudo que son de cortante y flexión. También se muestra la matriz de rigidez cuyos términos se pueden deducie con diferentes métodos, uno de ellos es giros deflexión, la cual depende del módulo de elasticidad, longitud y momento de inercia. .
MATRIZ : K12
U1y
O1z
U2y
O2z
U1y
k11
k21
k31
k41
O1z
k12
k22
k32
k42
U2y
k13
k23
k33
k43
O2z
k14
k24
k34
k44
MATRIZ : K34
U2y
O2z
U3y
O3z
k11
U2y
k21
k31
k41
k12
O2z
k22
k32
k42
k13
U3y
k23
k33
k43
k14
O3z
k24
k34
k44
MATRIZ : K23
U2y
O2z
U3y
O3z
k11
U2y
k21
k31
k41
k12
O2z
k22
k32
k42
k13
U3y
k23
k33
k43
k14
O3z
k24
k34
k44
MATRIZ : K45
U2y
O2z
U3y
O3z
k11
U2y
k21
k31
k41
k12
O2z
k22
k32
k42
k13
U3y
k23
k33
k43
k14
O3z
k24
k34
k44
.
.
.
3.3 MATRIZ DE RIGIDEZ DE LA ESTRUCTURA
U1y
O1z
U2y
O2z
U3y
O3z
U4y
O4z
U5y
O5z
Se construye la matriz de rigidez de la estructura, basados en un proceso de ensamblaje que incluye el aporte de la matriz de rigidez de cada elemento que conforma la viga explicado anteriormente.
U1y
k11
k31
k21
k41
k61
k51
k61
k51
k61
k51
O2z
k35
k32
k33
k34
O1z
k12
U2y
k13
k14
U3y
k15
k22
k23
k24
k25
O3z
k16
U4y
k15
O4z
k16
U5y
k15
O5z
k16
k26
k36
k25
k35
k26
k36
k25
k35
k26
k36
k42
k62
k52
k62
k52
k62
k52
k43
k63
k53
k63
k53
k63
k53
k44
k64
k54
k64
k54
k64
k54
k45
k65
k55
k65
k55
k65
k55
k46
k56
k66
k66
k56
k66
k56
k45
k65
k55
k65
k55
k65
k55
k46
k66
k56
k66
k56
k66
k56
k45
k65
k55
k65
k55
k65
k55
k46
k66
k56
k66
k56
k66
k56
3.4 SISTEMA DE SOLUCIÓN MATRICIAL
Para la solución se identifican dentro del sistema general matricial unos sub vectores y sub matrices conocidos y no conocidos basados en el método de desplazamientos. Se presenta dicho sistema, incluyendo el tamaño de cada subsector y su matriz específicamente para este ejercicio. De color rojo las variables desconocidas y de color negro las conocidas.
Sistema general
Sistema específico - tamaño de sub vectores y sub matrices
(1)
Fn
Fa
=
Knn
Kna
Knn
Kna
dn
15
+
Fn
Fa
Número de grados de libertad(GDL) y tamaño del sistema de ecuaciones lineales
0
Sistema de solución numérico y detallado
F11
U1y
k11
U1y
O1z
U2y
O2z
k21
k31
k41
U3y
O3z
U4y
O4z
U4y
O4z
k61
k61
k51
k61
k51
k51
F11
F21
k12
U1y
k22
k32
k42
k62
k62
k52
k62
k52
k52
F21
=
F31
F41
k13
U1y
k14
U1y
k33
k23
k43
k63
k53
k63
k63
k53
k53
F31
k34
k24
k44
k64
k64
k64
k54
k54
k54
F41
F51
F61
k15
U1y
k16
U1y
k35
k25
k36
k26
k45
F51
k65
k65
k65
k55
k55
k55
k46
F61
k66
k66
k66
k56
k56
k56
F31
F41
F51
F61
k13
U1y
k33
k23
k43
k63
k53
k63
k53
k63
k53
F31
k14
U1y
k15
U1y
k16
U1y
k35
k34
k25
k24
k36
k26
k44
k64
k64
k54
k64
k54
k54
F41
k45
F51
k65
k65
k55
k65
k55
k55
k46
F61
k66
k66
k56
k66
k56
k56
F11
F21
+
F31
F41
F51
F61
F31
F41
F51
F61
3.5 DETERMINACIÓN DE DEFORMACIONES
Despejando de la ecuación (1) el sub vector de deformaciones, se tiene:
F11
F11
F21
F21
F31
F31
F41
F41
F51
F51
F61
F61
F31
F31
F41
F41
F51
F51
F61
F61
(2)
..cuyo resultado es:
3.6 DETERMINACIÓN DE REACCIONES
Despejando de la ecuación (1) el sub vector de reacciones, se tiene:
(3)
..cuyo resultado es:
.
15
F11
F21
F21
F31
F31
F41
F41
.
F51
F51
F61
.
F61
F31
F31
F41
F41
.
F51
F61
F51
F61
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
bottom of page