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Anlisis estructural II
ANALISIS ESTRUCTURAL II
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Anlisis estructural II
X Viga
Ray Rby
Y
F2
F
Rax
A Temtica:
I. introduccin
II. comparacin de mtodos de solucin matricial
III. mtodo de rigidez:
1. introduccin
2. mtodo de la deflexin de la pendiente teora y aplicaciones.
3. Mtodo de rigidez por deflexin de teora y aplicaciones
4. Mtodo de rigidez directo con matrices [A] teora y problemas
5. Mtodo de rigidez directo con cosenos directos teora y problema
6. Mtodo de la condensacin esttica
7. Mtodo de rigidez para vigas-brazo rgido teora de aplicaciones
8. Mtodo de rigidez para prtico-placa
9. Mtodo de rigidez 3-D teora y aplicaciones
1. VIGA 1:
Ecuaciones (EQ)
M =0 FX =0 F =0 3EQ = FY =0 MZ =0
Apoyo fijo apoyo mvil
-
Anlisis estructural II
Ma
X
Y
Ray Rby
Rax
Rcy
EN 3-D
FX =0 F =0 FY =0 FZ =0 MX =0 M =0 MY =0 MZ =0
HIPERESTATICIDAD DE LA ESTRUCTURA EXTERNAMENTE (GHE)
< 0 inestable (hiposttico)
GHE = NR NEQ = 0 isosttica > 0 hiperesttica
NR =nmero de reacciones
NEQ = nmero de ecuaciones
De la VIGA 1 el GHE: GHE = 3 3 = 0 ______ isosttica.
2. VIGA CONTINUA
3D
-
Anlisis estructural II
M
M
M
Ry
Rx
Ry Ry
Rx Rx
NR = 5 NEQ = 3
GHE = 5 3 = 2 hiperesttica de 2do grado externamente. 3. PORTICO
NR = 9 NEQ = 3
GHE = 9 3 = 6 hiperesttica de 6to grado
- Grado de hiperestaticidad total ( GHT )
- Grado de hiperestaticidad interna ( GHI )
- grado de hiperestaticidad interna ( GHI )
- nmero de barras ( NB )
- numero de reacciones ( NR )
- numero de nudos ( NN )
GHT = GHI + GHE
GHE = NR NEQ GHT = 3 NB + NR 3 NN GHI = GHT GHE
DE LA VIGA 2
GHE = 2do grado
GHT = 3 (2) + 5 3 (3) = 2do grado
-
Anlisis estructural II
GHI = GHT GHE GHI = 2 2 = 0 DEL PORTICO 3
GHE = 9 3 = 6to GHT = 3 (10) + 9 3 (9) = 12 GHI = GHT GHE GHI = 12 6 = 6do grado
4. ARMADURA (estructura especial, total son 6 fuerzas.)
GHT = GHE + GHI
GHE = 0
GHT = NB + NR 2 NN GHT = 20 + 3 2(10) = 3
5. ARMADURA 2
GHE = 3er
GHT = 3(12) + 6 3(10) = 12 GHI= 9no
X3
X3
X2
X2
X1
X1
Rotula
Rotula
-
Anlisis estructural II
Z
X
Y
3 D 1. 3-D
NEQ = 6 (3 D) Fx = 0 Fy = 0 Fz = 0 Mx = 0 My = 0 Mz = 0
NR = 24
GHE = NR NEQ = 24 6 = 18vo GHT = 6NB + NR 6n (3 D) GHT = 6(8) + 24 6(8) = 24 GHI = GHT GHE = 24 18 = 6to
2.
GHE = 5 6 = -1 hipostatico (inestable) GHT = 6(8) + 5 6(8) = 5to GHI = 5 (-1) = 6to
-
Anlisis estructural II
3. ARMADURA 3 - D
GHE = 9 6 = 3er grado GHT = GHE + GHI
GHT = NB + NR 3m ARM 3 D GHT = 20 + 9 3(8) = 5 GHI = 5 3 = 2do grado
HIPERESTATICIDAD CINEMATICA ( # G.D.L.)
3 DESPLAZAMIENTOS
a y b rotacin b traslacin 3 G.D.L (CINEMATICA)
A
Y
X
-
Anlisis estructural II
HAY 6 G.D.L
SI EA =
METODO DE LA FLEXION DE LA PENDIENTE
Ecuaciones de la deflexin de la pendiente:
Desplazamientos de:
Rotacin: Traslacin:
-
Anlisis estructural II
EJEMPLO 1:
Resolver:
Solucin:
Paso 1:
Paso 2:
M0ab = - M0ba = (P x L)/ 8 = (4 x 6) / 8 = 3 T-m
M0bc = - M0cb = (W x L2)/ 12 = (3 x 52) / 12 = 6.25 T-m
3 T-m -3 T-m 6.25 T-m
Paso 3:
-
Anlisis estructural II
= 0 (I) = 0 (II)
+ = 0 = 0
Paso 4:
Mba = M0ba + 2EI / 6 2b + 0 + 0 = -3 + (4EI / 6) b
Mbc = M0bc + 2EI / 5 2b + c + 0 = 6.25 + (4EI / 5) b + (2EI / 5) c
Mcb = M0cb + 2EI / 5 2c + b + 0 = -6.25 + (4EI / 5) c + (2EI / 5) b
(a) Y (b) en I
-3 + (4EI / 6) a + 6.25 + (4EI / 5) b + (2EI / 5) c = 0
1.47EI b + 0.4EI c = -3.25 (I)
(c) En II
-6.25 + (4EI / 5) c + (2EI / 5) b = 0 0.4EI b + 0.8EI c = 6.25 (II) 1.47 0.4 b -3.25 /EI 0.4 0.8 c 6.25/EI b = -5.02/EI c = 10.33/EI
Mba = -3 + (4EI / 6) (-5.02/EI) = -6.35 T-m Mbc = 6.25 + (4EI / 5) (-5.02/EI) + (2EI / 5) (10.33/EI) = 6.35 T-m Mab = 3 + (2EI / 6) (-5.02/EI) = 1.33 T-m
-
Anlisis estructural II
Diagrama de momento flector:
EJEMPLO 2:
* Cuando es empotramiento no se considera giro y el momento es cero
-
Anlisis estructural II
Mba = M0ba + (2EI / 3) 2b + 0 + 3/Lba = 0 + (4EI / 3) b + (2EI / 3)
Mbc = M0bc + ( 2EI / 5) 2b + c + 0 = 4.17 + ( 4EI / 5 ) b + ( 2EI / 5 ) c Mcb = M0cb + (2EI / 5) 2c + b + 0 = -4.17 + (4EI / 5) c + (2EI / 5) b Mcd = M0cd + (2EI / 3) 2c + 0 + 3/Lcd = 0 + ( 4EI / 3 ) c + ( 2EI / 3 ) (a) Y (b) en I
0 + (4EI / 3) b + (2EI / 3) + 4.17 + (4EI / 5) b + (2EI / 5) c = 0
2.13 EI b + 0.4 EI c + 0.67 EI = -4.17 (I) (c) Y (d) en II
-4.17 + (4EI / 5) c + (2EI / 5) b + 0 + (4EI / 3) c + (2EI / 3) = 0 0.4EI b + 2.13 EI c + 0.67 EI = 4.17 (II)
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Anlisis estructural II
Mab = M0ab + (2EI / 3) 0+ b + 3/Lab = 0 + (2EI / 3) b + (2EI / 3) Mdc = M0dc + (2EI / 3) 0 + c + 3/Lab = 0 + ( 2EI / 3 ) c + ( 2EI / 3 )
Mab + Mba + Mdc + Mcd = 15
(e), (a), (f) Y (d) en III
0 + (2EI / 3) b + (2EI / 3) + 0 + (4EI / 3) b + (2EI / 3) +
0 + ( 2EI / 3 ) c + ( 2EI / 3 ) + 0 + ( 4EI / 3 ) c + ( 2EI / 3 ) = 0
2 EI b + 2 EI c + 2.67 EI = 15
2.13
0.4 0.67 b -4.17/EI
0.4 2.13 0.67 c 4.17/EI 2 2 2.67 15
/EI
b = -4.88/EI c = -0.061/EI = 9.31/EI
Mba = (4EI / 3) (-4.88/EI) + (2EI / 3) (9.31/EI) = -0.3 T-m
Mbc = 4.17 + ( 4EI / 5 ) (-4.88/EI ) + ( 2EI / 5 ) (-0.061/EI ) = 0.24 T-m
Mcb = -4.17 + (4EI / 5) (-0.061/EI) + (2EI / 5) (-4.88/EI) = -3.19 T-m
Mcd = ( 4EI / 3 ) (-0.061/EI ) + ( 2EI / 3 ) ( 9.31/EI ) = 6.14 T-m
Mab = (2EI / 3) (-4.88/EI) + (2EI / 3) (9.31/EI) = 2.95 T-m
Mdc = ( 2EI / 3 ) (-0.061/EI ) + ( 2EI / 3 ) ( 9.31/EI ) = 6.14 T-m
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Anlisis estructural II
METODO MODIFICADO DE LA FLEXION DE LA PENDIENTE
Ejercicio 1:
-
Anlisis estructural II
-Se condensa solo en los extremos, cuando esta empotrado no se condensa.
4.5T-m
1.8T-m 2.7T-m
6.3T-m
6.3T-m
7.2T-m
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Anlisis estructural II
Mba = M0ba + (2EI / 4) 2b + 0 + 3/Lba = -2 + (4EI / 4) b + (6EI / 16)
Mbc = M0bc + ( 2EI / 6) 2b + c + 0 = 1.8 + ( 4EI / 6 ) b + ( 2EI / 6 ) c Mcb = M0cb + (2EI / 6) 2c + b + 0 = -2.7 + (4EI / 6) c + (2EI / 6) b Mcd = M0 cd - (M0dc/2) + (3EI / Ldc) c + 0 = 6.3 - (-7.2/ 2) + (3EI/ 6) c
(a) Y (b) en I
-2 + (4EI / 4) b + (6EI / 16) + 1.8 + (4EI / 6) b + (2EI / 6) c = 0 1.67 EI b + 0.33 EI c + 0.38 EI = 0.2 (I)
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Anlisis estructural II
(c) Y (d) en II
-2.7 + (4EI / 6) c + (2EI / 6) b + 6.3 - (-7.2/ 2) + (3EI/ 6) c = 0 0.33EI b + 1.17 EI c + 0 EI = -7.2 (II)
(III)
Remplazando en (III):
Mab = M0ab + (2EI / 4) 0 + b + 3/Lab = 2 + (2EI / 4) b + (6EI / 16)
(e) Y (a) en III
-2 + (4EI / 4) b + (6EI / 16) + 2 + (2EI / 4) b + (6EI / 16) = 8 1.5EI b + 0 EI c + 0.75 EI = 8 (III) 1.67 0.33 0.38 b 0.2/ EI 0.33 1.17
0 c = -7.2 /EI 1.5 0
0.75 8 /EI
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Anlisis estructural II
b = -2.14/EI c = -5.55/EI = 14.75/EI
Mba = -2 + (4EI / 4) (-2.14/EI) + (6EI / 16) (14.75/EI) = 1.39 T-m
Mbc = 1.8 + (4EI / 6) (-2.14/EI) + (2EI / 6) (-5.55/EI) = -1.48 T-m
Mcb = -2.7 + (4EI / 6) (-5.55/EI) + (2EI / 6) (-2.14/EI) = -7.12 T-m
Mcd = 6.3 - (-7.2/ 2) + (3EI/ 6) (-5.55/EI) = 7.12 T-m
Mab = 2 + (2EI / 4) (-2.14/EI) + (6EI / 16) (14.75/EI) = 6.46 T-m
Diagrama de momento flector:
Ejercicio 2:
C
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Anlisis estructural II
Solucin:
Mba = M0ba - (M0ab/2) + (3EI / Lab) b + 0 = -2.22 - (4.44/ 2) + (3EI/ 6) b
Mbc = M0bc - (M0cb/2) + (3EI / Lbc) b + 0 = 2.5 - (-3.75/ 2) + (3EI/ 5) b (a) Y (b) en I -2.22 - (4.44/ 2) + (3EI/ 6) b + 2.5 - (-3.75/ 2) + (3EI/ 5) b = 0
1.1 EI b = 0.065 (I) b = 0.059/EI
4.44 T-m 2.22 T-m 3.75 T-m 2.5 T-m
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Anlisis estructural II
Remplazando b en (a) y (b):
Mba = -2.22 - (4.44/ 2) + (3EI/ 6) (0.059/EI) = - 4.41 T-m
Mbc = 2.5 - (-3.75/ 2) + (3EI/ 5) (0.059/EI) = 4.41 T-m Diagrama de momento flector:
Ejercicio 3:
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Anlisis estructural II
Paso 1:
paso2:
Condensar giro a
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Anlisis estructural II
Paso3:
Mba = M0ba -(M0ab/2)+ (3EI /Lba) b + /Lba = 0+0+ (3EI/ 3.5)b+(3EI/12.25) Mbc = M0bc + (2EI / 5) 2b + c + 0 = 4.17 + (4EI / 5) b + (2EI / 5) c Mcb = M0cb + (2EI / 5) 2c + b + 0 = -4.17 + (4EI / 5) c + (2EI / 5) b Mce = M0ce + (2EI /3.5) 2c + 0 + 3/Lce =1.47+ (4EI /3.5) c + (6EI /12.25) Mcd = M0cd + (2EI /5) 2c + d + 0 = 0 + (4EI / 5) c + (2EI / 5) d Mdc = M0dc + (2EI /5) 2d + c + 0 = 0 + (4EI / 5) d + (2EI / 5) c
-
Anlisis estructural II
Mdf = M0df + (2EI /3.5) 2d + 0 +3/Ldf = 0 + (4EI /3.5) d + (6EI/12.25) Remplazando:
(a) Y (b) en I
0 + 0 + (3EI/ 3.5)b + (3EI/12.25 ) + 4.17 + ( 4EI / 5 ) b + ( 2EI / 5 ) c = 0 1.66 EI b + 0.4 EI c + 0 EI d + 0.24 EI = -4.17 (I) (c), (d) y (e) en II
-4.17 + (4EI / 5) c + (2EI / 5) b +1.47+ (4EI /3.5) c + (6EI /12.25) + 0 + (4EI / 5) c + (2EI / 5) d = 0
0.4 EI b + 2.74 EI c + 0.4 EI d + 0.49 EI = 2.7 (II) (f) Y (g) en III
0 + (4EI / 5) d + (2EI / 5) c + 0 + (4EI /3.5) d + (6EI/12.25) = 0 0 EI b + 0.4 EI c + 1.94 EI d + 0.49 EI = 4 (III)
Para hallar la otra ecuacin:
-
Anlisis estructural II
+ + + 3 - 3 3.5 = 0 + + = 3.5 IV
Ha x 3.5 = 0 He x 3.5 + Mec + Mce 3 x 1.5 = 0 Ha = 0 He = 4.5 - Mec - Mce
He x 3.5 + Mfd + Mdf 3.5 x 2.3 = 4 Hf = 12.05 - Mfd Mdf
Remplazando Ha, He y Hf en IV:
4.5 - Mec - Mce + 12.05 - Mfd - Mdf =12.25
Mec + Mce + Mfd + Mdf = 4.3 IV
Mec = M0ec + (2EI /3.5) 0 + c + 3/Lec = -1.10+ (2EI /3.5) c + (6EI /12.25) Mfd = M0fd + (2EI /3.5) 0 + d +3/Lfd = -1.23 + (2EI /3.5) d + (6EI/12.25) (d), (g), (h) y (i) en IV
1.47+ (4EI /3.5) c + (6EI /12.25) + 0 + (4EI /3.5) d + (6EI/12.25) + -1.10+ (2EI /3.5) c + (6EI /12.25) + -1.23 + (2EI /3.5) d +(6EI/12.25) = 4.3 0 EI b + 1.71 EI c + 1.71 EI d + 1.96 EI = 5.16 (IV)
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Anlisis estructural II
1.66 0.4 0 0.24 b -4.17/ EI 0.4 2.74 0.4 0.49 c 2.7/ EI 0 0.4 1.94 0.49 d 4/ EI 0 1.71 1.71 1.96 5.16/ EI
b = -2.79/EI c = 1.11/EI d = 1.81/EI = 0.08/EI
Remplazando b, c, d y :
Mba = (3EI/ 3.5) (-2.79/EI) + (3EI/12.25) (0.08/EI) = - 2.37 T-m Mbc = 4.17 + (4EI / 5) (-2.79/EI) + (2EI / 5) (1.11/EI) = 2.38 T-m
Mcb = -4.17 + (4EI / 5) (1.11/EI) + (2EI / 5) (-2.79/EI) = - 4.39 T-m
Mce = 1.47+ (4EI /3.5) (1.11/EI) + (6EI /12.25) (0.08/EI) = 2.78 T-m
Mcd = 0 + (4EI / 5) (1.11/EI) + (2EI / 5) (1.81/EI) = 1.61 T-m
Mdc = 0 + (4EI / 5) (1.81/EI) + (2EI / 5) (1.11/EI) = 1.89 T-m Mdf = 0 + (4EI /3.5) (1.81/EI) + (6EI/12.25) (0.08/EI) = 2.11 T-m
Mec = -1.10+ (2EI /3.5) (1.11/EI) + (6EI /12.25) (0.08/EI) = -0.43 T-m Mfd = -1.23 + (2EI /3.5) (1.81/EI) + (6EI/12.25) (0.08/EI ) = -0.16 T-m Mab = 0
-
Anlisis estructural II
Diagrama de momento flector
EA = axial = 0
= 0
= 0
= 0
= 0
= 0
-
Anlisis estructural II
Ejercicio 4:
Paso 1:
paso2:
Momentos del tramo ab:
= 0.44 T-m = -0.66 T-m
Condensar giro d
-
Anlisis estructural II
Momentos del tramo bc
Momentos del tramo cd
1.11T-m 1.11T-m
0.45T-m 0.66T-m
M0bc = 1.11 T-m + 0.45T-m = 1.56 T-m
1.56T-m 1.77T-m
-2.23T-m 2.23T-m
0.44T-m -0.66T-m
2.67T-m 2.89T-m
0.84T/m
M0cb = -1.11 T-m - 0.66T-m = -1.77 T-m
M0cd = 2.23 T-m + 0.44T-m = 2.67 T-m
M0dc = -2.23 T-m - 0.66T-m = -2.89 T-m
-
Anlisis estructural II
Paso3:
Mba = M0ba + (2EI / 4) 2b + 0 + 0 = -0.66 + (4EI / 4) b Mbc = M0bc + (2EI / 4) 2b + c + 0 = 1.56 + (4EI / 4) b + (2EI / 4) c Mcb = M0cb + (2EI /4) 2c + c + 0 = -1.77+ (4EI /4) c + (2EI /4) b Mcd = M0cd - (M0dc/2) + (3EI /Ldc) c + 0 = 2.67 - (-2.89/2) + (3EI/ 4) c
Remplazando:
(a) Y (b) en I
-0.66 + (4EI / 4) b + 1.56 + (4EI / 4) b + (2EI / 4) c = 0 2EI b + 0.5EI c = -0.90 (I) (c) Y (d) en II
-1.77+ (4EI /4) c + (2EI /4) b + 2.67 - (-2.89/2) + (3EI/ 4) c = 0 0.5EI b + 1.75EI c = -2.35 (II)
-
Anlisis estructural II
2 0.50 b -0.90/ EI 0.5 1.75 c -2.35/ EI
b = -0.12/EI c = -1.31/EI
Remplazando b y c:
Mba = -0.66 + (4EI / 4) (-0.12/EI) = - 0.78 T-m
Mbc = 1.56 + (4EI / 4) (-0.12/EI) + (2EI / 4) (-1.31/EI) = 0.78 T-m
Mcb = -1.77+ (4EI /4) (-1.31/EI) + (2EI /4) (-0.12/EI) = - 3.14 T-m
Mcd = 2.67 - (-2.89/2) + (3EI/ 4) (-1.31/EI) = 3.14 T-m
Mdc = 0
Diagrama de momento flector:
-
Anlisis estructural II
M0db =-2.4 T-m M0bd =1.6 T-m
Ejercicio 5:
Solucin:
3m
2.5m
4m
3T/m
3T/m
4m 3m
-1.5 T-m M0ab =1.5 T-m M
0ba =-1.5 T-m
-
Anlisis estructural II
Mba = M0ba -(M0ab / 2)+ (3EI /Lab) b + 0 = -1.5 - (1.5 / 2) + (3EI/ 3) b Mbc = M0bc + (2EI / 2.5) 2b+c+0 = 0 + (4EI / 2.5) b + (2EI / 2.5) c Mbd = M0bd - (M0db/2) + (3EI /Ldb) b + 0 = 1.6 - (-2.4/2) + (3EI/ 4) b Mcb = M0cb+ (2EI /2.5) 2c + b+0 = 0 + (4EI / 2.5) c + (2EI / 2.5) b
Remplazando:
(a), (b) y (c) en (I) -1.5-(1.5/2) + (3EI/ 3) b
+ (4EI/ 2.5) b
+ (2EI/ 2.5) c
+ 1.6-(-2.4/ 2) + (3EI/ 4) b = 0 3.35 EI b + 0.8 EI c + = - 3.55 (I)
-
Anlisis estructural II
(d) En (II)
(4EI / 2.5) c + (2EI/2.5) b+ = 0 0.8 EI b + 1.6 EI c = 0 (II)
3.35 0.8 b -3.55/ EI 0.8 1.6 c 0
b = -1.20/EI c = -0.60/EI
Mba = -1.5 - (1.5 / 2) + (3EI/ 3) (-1.20/EI) = -3.45 T-m
Mbc = 0 + (4EI / 2.5) (-1.20/EI) + (2EI / 2.5) (-0.60/EI) = -2.4 T-m
Mbd = 1.6 - (-2.4/2) + (3EI/ 4) (-1.20/EI) = 1.9 T-m
Mcb = 0 + (4EI / 2.5) (-0.60/EI) + (2EI / 2.5) (-1.20/EI) = 1.92 T-m
Diagrama de momento flector:
-
Anlisis estructural II
MATRIZ DE RIGIDEZ POR DEFINICION
EJEMPLO:
D1 y D2 SON DE ROTACION Y D3 DE TRASLACION
VECTOR DE DESPLAZAMIENTO GLOBALES DE LA ESTRUCTURA
EJEMPLO:
EJEMPLO:
LEY DE HOOKE GENERALIZADA:
K = MATRIZ DE RIGIDEZ GLOBAL DE LA ESTRUCTURA
-
Anlisis estructural II
EJEMPLO:
SI D1 = 1 , D2 = D3 = 0
SI D2 = 1 , D1 = D3 = 0
FUERZAS EXTERNAS UNITARIAS
-
Anlisis estructural II
SI D3 = 1 , D1 = D2 = 0
CALCULO DE LOS COEFICIENTES DE RIGIDEZ:
EJEMPLO #1:
D1 = 1 , D2 = D3 = 0
-
Anlisis estructural II
K11 = Mbc + Mba
- Hallar Mbc
Mbc = M0bc + (2EIV / LV) 2D1 + D2 + 0 Mbc = 0 + (2EIV / LV) 2 (1) + (0) + 0 Mbc = 4EIV / LV
- Hallar Mba
Mba = M0ba + (2EIC / h) 2D1 + D2+ (3D3/h) Mba = 0+ (2EIC / h) 2 (1) + 0 + (3x0/h) Mba = 4EIC / h
Remplazando:
K11 = 4EIV / LV + 4EIC / h
-
Anlisis estructural II
K21 = Mcb + Mcd
- Hallar Mcb
Mcb = M0cb + (2EIV / LV) 2D2 + D1 + 0 Mcb = 0 + (2EIV / LV) 2 (0) + (1) + 0 Mcb = 2EIV / LV
- Hallar Mcd
Mcd = M0cd + (2EIC / h) 2D2 + D1+ (3D3/h) Mcd = 0+ (2EIC / h) 2 (0) + 0 + (3x0/h) Mcd = 0
Remplazando:
K21 = 2EIV / LV
Vba x h - Mab - Mba = 0
Vba = 6EIC/h2
F(x) = 0 K31 Vba = 0 K31 = 6EIC/h2
-
Anlisis estructural II
D2 = 1 , D1 = D3 = 0
K12 = Mbc + Mba K22 = Mcb + Mcd K32 Vcd = 0 K12 = 2EIV / LV K22 = 4EIV / LV + 4EIC / h K32 = 6EIC/h2
D3 = 1 , D1 = D2 = 0
-
Anlisis estructural II
K13 = Mbc + Mba
- Hallar Mbc
Mbc = M0bc + (2EIV / LV) 2D1 + D2 + 0 Mbc = 0 + (2EIV / LV) 2 (0) + (0) + 0 Mbc = 0
- Hallar Mba
Mba = M0ba + (2EIC / h) 2D1 + D2+ (3D3/h) Mba = 0+ (2EIC / h) 2 (0) + 0 + (3x1/h) Mba = 6EIC / h2
Remplazando:
K13 = 6EIC / h2
K23 = Mcb + Mcd
- Hallar Mcb
Mcb = M0cb + (2EIV / LV) 2D2 + D1 + 0 Mcb = 0 + (2EIV / LV) 2 (0) + (0) + 0 Mcb = 0
- Hallar Mcd
Mcd = M0cd + (2EIC / h) 2D2 + D1+ (3D3/h) Mcd = 0+ (2EIC / h) 2 (0) + 0 + (3x1/h) Mcd = 6EIC / h2
-
Anlisis estructural II
Remplazando:
K23 = 6EIC / h2
Vba x h - Mab - Mba = 0
- Hallar Mab
Mab = M0ab + (2EIC / h) 2D2 + D1+ (3D3/h) Mac = 0+ (2EIC / h) 2 (0) + 0 + (3x1/h) Mab = 6EIC / h2
Vba = 12EIC/h3 y Vcd = 12EIC/h3
F(x) = 0 K33 Vba Vcd = 0 K33 = 12EIC/h3 + 12EIC/h3 = 24EIC/h3
K21 = K12
K31 = K13
K32 = K23
-
Anlisis estructural II
EJEMPLO #2:
Hallar K de la estructura mostrada:
D1 = 1 , D2 = D3 = 0
K11 = 4EIV / LV + 4EIC / h K21 = 2EIV / LV K31 = 6EIC/h2
K11 = 4EIV / 5 + 4EIC / 3 K21 = 2EIV / 5 K31 = 6EIC/9
-
Anlisis estructural II
D2 = 1 , D1 = D3 = 0
Hallar:
F(x) = 0 K33 Vcd = 0 K33 = Vcd
-
Anlisis estructural II
K12 = 2EIV / LV K22 = 4EIV / LV + 3EIC / h K32 = 3EIC/h2
K12 = 2EIV / 5 K22 = 4EIV / 5 + 3EIC / 2.5 K32 = 3EIC/2.52
D3 = 1 , D1 = D2 = 0
Hallar:
-
Anlisis estructural II
K33 Vba Vcd = 0 K33 = 12EIC/h3 + 3EIC/h3
K13 = 6EIC / h2 K23 = 3EIC / h2 K33 = 12EIC/h3 + 3EIC/h3
K13 = 6EIC / 32 K23 = 3EIC / 2.52 K33 = 24EIC/33 + 3EIC/2.53
EJEMPLO #3: RESOLVER POR EL METODO DE RIGIDEZ POR DEFINICION:
E = 2 x 106 Ton/m2
I = 0.30 x (0.55)3 /
1. G.D.L = 2
-
Anlisis estructural II
2. D1 = 1 y D2 = 0
K11 - Mab =0 K11 = Mab
K11 =4EI/5
K21 - Mba - Mbc =0 K21 = Mba + Mbc
K21 =2EI/5
D2 = 1 y D1 = 0
-
Anlisis estructural II
K12 - Mab =0 K12 = Mab
K12 =2EI/5
K22 - Mba - Mbc =0 K22 = Mba + Mbc
K22 =4EI/5 + 4EI/6
Hallar EI:
K {D} = {Q}
D1 = 2.85 x 10-4 D2 = -5.69 x 10-4
Por otro metodo, condensando:
D1 =1
-
Anlisis estructural II
K11 - Mba - Mbc =0 K22 = Mba + Mbc
Hallar el Mab
K11 =3EI/5 + 4EI/6
-
Anlisis estructural II
EJEMPLO #4:
E = 2 x 106 T/m2
Solucin:
D1 = 1 , D2 = D3 = D4 = 0
-
Anlisis estructural II
K11 - Mab =0 K11 = Mab K21 - Mba =0 K21 = Mba
K11 =4EI/4 K21 =2EI/4
K41 - Mcb =0 K41 = Mcb K31 Mdb =0 K21 =Mdb K41 =0 K31 =0
D2 = 1 , D1 = D3 = D4 = 0
-
Anlisis estructural II
K12 - Mab =0 K12 = Mab K22 - Mba -Mbc -Mbd =0
K12 =2EI/4 K22 =4EI/4+4EI/3 +4EI/3.5
K42 Mcb =0 K42 = Mcb K32 Mdb =0 K32 =Mdb K42 =2EI/3 K32 =2EI/3.5
D3 = 1 , D1 = D2 = D4 = 0
-
Anlisis estructural II
K13 - Mab =0 K13 = Mab K23 - Mbd =0 K23=Mbd
K13 =0 K23 =2EI/3.5
K43 Mcb =0 K43 = Mcb K33 Mdb =0 K33 =Mdb K43 =0 K33 =4EI/3.5
D4 = 1 , D1 = D2 = D3 = 0
-
Anlisis estructural II
K14 - Mab =0 K14 = Mab K24 - Mbc =0 K24=Mbc
K14 =0 K24 =2EI/3
K44 Mcb =0 K44 = Mcb K34 Mdb =0 K34 =Mdb K44 =4EI/3 K34 =0
-
Anlisis estructural II
D1 = -5.75 x 10-4 D2 = 1.15 x 10-3 D3 = -5.75 x 10-4 D4 = -5.75 x 10-4
METODO DE RIGIDEZ DIRECTA (Con matrices de transformacin A)
LEY DE HOOKE GENERALIZADA:
{ } = K {D}.. (I)
Dnde:
{ } mx1 = vector de cargas globales de la estructura
{D} mx1 = vector de desplazamiento globales de la estructura
{K} mxm = matriz de rigidez global de la estructura
Dnde: m = # G.D.L
DEFINIR:
{d} e = Ae {D}. (II) {d} e = desplazamiento locales del elemento Ae = matriz de compatibilidad o transformacin del elemento.
-
Anlisis estructural II
Ejemplo: EA =
Solucin:
-
Anlisis estructural II
nicamente por flexin {de} e = vector desplazamiento del elemento en coordenadas locales.
{q}e = Ke {d}e -----------------------(III)
{q} e = vector de cargas del elemento
D1 = 1 D2 = 1
-
Anlisis estructural II
D3 = 1 D4 = 1
-
Anlisis estructural II
{d} e = Ae {D}. (II) Ejemplo:
Si
PRINCIPIO DE TRABAJO VIRTUAL:
Wext = Wint
PASOS:
1. Definir los grados de libertad G.D.L {D} m , m = # G.D.L.
2. Generar las matrices de compatibilidad o matrices de transformacin de C/elemento; Ae. 3. Generar la matrices de rigidez en coordenadas locales de C/elemento; Ke. 4. Proceso de ensamblaje, obtencin de la matriz de rigidez global de la estructura, KG.
-
Anlisis estructural II
5. Generar el vector de cargas globales de la estructura { }.
6. Resolver { } = KG {D} --------------OBTENER {D} 7. Hallar {q}e = Ke Ae {D} - {q}eeq 8. Hallar {d}e = Ae {D} y D.M.F y D.F.C
{ } = KTOTAL {D}
DONDE:
SI: solo por flexin.
-
Anlisis estructural II
d1 = 1 , d2 = d3 = d4 = 0
d2 = 1 , d1 = d3 = d4 = 0
d3 = 1 , d1 = d2 = d4 = 0
d4 = 1 , d1 = d2 = d3 = 0
-
Anlisis estructural II
Ejemplo#1: Resolver: E = 2x 106 T/m2 , EA =
Solucin:
Paso 1:
G.D.L = 2
Paso 2: D1 = 1 , D2 = 0
-
Anlisis estructural II
Paso 2: D2 = 1 , D1 = 0
Paso 3:
-
Anlisis estructural II
Paso 4: { }
-
Anlisis estructural II
{ } = KTOTAL {D} KTOTAL {D} = { }
{q} 1 = K1 A1 {D} - {q}1eq
{q} 2 = K2 A2 {D} - {q}2eq
Diagrama de momento:
-
Anlisis estructural II
Ejemplo#2:
Paso 1:
D1 = 1 , D2 = D3 = D4 =0 D2 = 1 , D1 = D3 =D4 = 0
-
Anlisis estructural II
Paso 2:
D3 = 1 , D1 = D2 = D4 =0 D4 = 1 , D1 = D2 =D3 = 0
Paso 3:
-
Anlisis estructural II
Paso 4: { }
-
Anlisis estructural II
{ } = KTOTAL {D} KTOTAL {D} = { }
-
Anlisis estructural II
{q} 1 = K1 A1 {D} - {q}1eq
{q} 2 = K2 A2 {D} - {q}2eq
{q} 3 = K3 A3 {D} - {q}3eq
{q} 4 = K4 A4 {D} - {q}4eq
-
Anlisis estructural II
Diagrama de momento:
Ejemplo#3: el mismo que el #2 pero darle solucin con el metodo de la condensacin:
-
Anlisis estructural II
Paso 1:
D1 = 1 , D2 = D3 =0 D2 = 1 , D1 = D3 = 0
Paso 2:
D3 = 1 , D1 = D2 =0
-
Anlisis estructural II
Paso 3:
-
Anlisis estructural II
Paso 4: { }
-
Anlisis estructural II
{ } = KTOTAL {D} KTOTAL {D} = { }
-
Anlisis estructural II
{q} 1 = K1 A1 {D} - {q}1eq
{q} 2 = K2 A2 {D} - {q}2eq
{q} 3 = K3 A3 {D} - {q}3eq
{q} 4 = K4 A4 {D} - {q}4eq
Diagrama de momento:
-
Anlisis estructural II
METODO DE CONDENSACION ESTATICA
Sea por ejemplo:
GENERALIZANDO:
{ } + {} = {} (1) { } + {} = {F} .... (2)
-
Anlisis estructural II
{ } + {} = {} T { } = - T {} I { } = - -1 {}
{ } = - -1 {} ..... (3) { } = T {} ..... (4) DONDE: T = - -1 . (5) Remplazando (3) en (2) tenemos:
(- -1 {}) + {} = {F} {F} = - -1 {} {F} = L {} L = rigidez lateral. {F} = L {} (6) SIENDO: L = - -1 Ejemplo #1: hallar la rigidez lateral de la estructura mostrada y graficar D.M.F.
-
Anlisis estructural II
Solucin:
D1 = 1 , D2 = D3 = 0
K11 = 4EIV / LV + 4EIC / h
K11 = 4EIV / 7 + 4EIC / 3.5
K21 = 2EIV / LV
K21 = 2EIV / 7
K31 = 6EIC/h2
K31 = 6EIC/12.25
D2 = 1 , D1 = D3 = 0
K22 = 2EIV / LV
K12 = 2EIV / 7
K22 = 4EIV / LV + 4EIC / h
K22 = 4EIV / 7 + 4EIC / 3.5
K32 = 6EIC/h2
K32 = 6EIC/12.25
-
Anlisis estructural II
D3 = 1 , D1 = D2 = 0
K13 = 6EIC/h2
K13 = 6EIC/12.25
K23 = 6EIC/h2
K23 = 6EIC/12.25
K33 = 12EIC/h3
K33 = 12EIC/42.88
4EIC/3.5 + 4EIV/7 4EIV/7 6EIC/12.25 D1 0
4EIV/7 4EIC/3.5 + 4EIV/7 6EIC/12.25 D2 = 0
6EIC/12.25 6EIC/12.25 24EIC/42.88 D3 F
21864.3 3085.7 6725.5 D1 0
3085.7 21864.3 6725.5 D2 = 0
6725.5 6725.5 7686.3 D3 7
L = - -1
-
Anlisis estructural II
L = 5692.09 T/m2 {F} = L {} {7} = 5692.09 {} = 5692.09/7 = 1.2 x 10-3 m T = - -1
{ } = T {}
COLUMNA:
Msup = M0ba + (2EIC / h) 2D1 + 0+ 3D3 /h
Msup = 3.05 Tn-m
Minf = M0ab + (2EIC / h) 0 + D1+ 3D3 /h
Minf = 5.53 Tn-m
-
Anlisis estructural II
VIGA:
MIZ = M0ab + (2EIV / L) 2D1 + D2 + 0
MIZ = -2.99 Tn-m
MDER = M0ba + (2EIV / L) 2D2 + D1+ 0
MIZ = -2.99 Tn-m
DIAGRAMA DE MOMENTOS:
-
Anlisis estructural II
2.5 Kip/Pie
Ejemplo #2: resolver el problema usando el metodo de rigidez directa con matrices de transformacin. A.
E= 29000 KSI , I=1780 plg4
SOLUCIN: PASO 1:
Armaduras:
CABLE
A=1.6plg2
EA=
18 Kip
-
Anlisis estructural II
Si: d1 = 1 d2 = 1
K11= EA/L K12=-EA/L
K21= -EA/L K22=-EA/L
Paso 2:
D1 = 1 , D2 = D3 = 0
D2 = 1 , D1 = D3 = 0
-
Anlisis estructural II
D3 = 1 , D1 = D2 =0
= 45 , cos = x/1 , x = cos = cos 45 = 0.707 Paso 3:
EI = 29000 x 1780 = 5162x 104 Kip-pie2
EA = 29000 x 1.6 = 46400 Kip
-
Anlisis estructural II
Paso 4: { }
-
Anlisis estructural II
{ } = KTOTAL {D} KTOTAL {D} = { }
{q} 1 = K1 A1 {D} - {q}1eq
{q} 2 = K2 A2 {D} - {q}2eq
{q} 3 = K3 A3 {D} - {q}3eq
-
Anlisis estructural II
Diagrama de momento:
METODO DE RIGIDEZ DIRECTA (Cosenos directores)
EJEMPLO:
{D} = DESPLAZ.GLOBALES DE LA ESTRUCTURA EN COORDENADAS GLOBALES
48 G.D.L
-
Anlisis estructural II
{ } = VECTOR DE CARGAS GLOBALES DE LA ESTRUCTURA EN COORDENADAS GLOBALES
LEY DE HOOKE GENERALIZADA
{ } mx1
= KTOTALmxm {D} mx1 . (I) m= #G.D.L
DEL METODO ANTERIOR;
{ } = ATe Ke Ae {D} ..... (II)
ELEMENTO (e)
Ejes LOCALES
Ejes GLOBALES
-
Anlisis estructural II
{d} e = Ae {D} { } = A AL {D} .. (III) Dnde: A=Matriz de cosenos directores. AL = Matriz de localizacin.
d1= d*1 cos + d*2 sen d2= d*1 sen + d*2 cos
Vector de desplazamiento en coordenadas locales/elemento
Se incluye deformaciones axiales.
-
Anlisis estructural II
d2= d*3
A {d}e = A {d}*e (IV)
Ejemplo:
-
Anlisis estructural II
FORMULACION DE METODO
---------------------------------------- (1)
----------------------------------------------- (2)
{ } = ATe Ke Ae {D} { } = ALT AT Ke Ae ALe {D} ----------------------------------- (3) Ke = matriz de rigidez del elemento en coord. Locales. { } = KTOTAL {D} ----------------------------------------------- (4)
-------------------------------------- (5)
{q} e = Ke Ae ALe {D} - {q}eeq --------------------------------- (6)
6 x G.D.L 6 x 5
6 x 5
=90 =0
DESPLAZ. DE ELEMENTOS EN COORD. GLOBALES
-
Anlisis estructural II
4 T-m
EJEMPLO N1:
25x45
4 m
2 m
2 m
6 T
25x45
25x45
-
Anlisis estructural II
-
Anlisis estructural II
A = 0.25 x 0.45 = 0.1125 m2
E = 2 x 106 T/m2 , L = 4m
I = (0.25 x 0.453) / 12 = 1.89 x 10-3 m4
-
Anlisis estructural II
2.67 T-m 2.67 T-m
4 Tn 4 Tn
3 T-m 3 T-m
3.0 Tn 3.0 Tn
2 m 2 m
2 T/m
4 m
6 T
-
Anlisis estructural II
{ } = KTOTAL {D} KTOTAL {D} = { }
-
Anlisis estructural II
{q} e = Ke Ae ALe {D} - {q}eeq
-
Anlisis estructural II
DIAGRMA DE MOMENTO FLECTOR:
-
Anlisis estructural II
EJEMPLO N2: HALLAR LAS FUERZAS INTERNAS EN LA ARMADURA MOSTRADA
P= 50 Klb
L = 20Pie
A= 8 pulg2 (const)
E = 30000 Ksi (const)
-
Anlisis estructural II
ARMADURAS:
-
Anlisis estructural II
-
Anlisis estructural II
-
Anlisis estructural II
KTOTAL {D} = { }
{q} 1 = K1 A1 AL1 {D} - {q}1eq
-
Anlisis estructural II
{q} 2 = K2 A2 AL2 {D} - {q}2eq
{q} 3 = K3 A3 AL3 {D} - {q}3eq
{q} 4 = K4 A4 AL4 {D} - {q}4eq
-
Anlisis estructural II
{q} 5 = K5 A5 AL5 {D} - {q}5eq
{q} 6 = K6 A6 AL6 {D} - {q}6eq
EJERCICIO PROPUESTO: Wu = 1.4 CM + 1.7 CV
C1 = 18 Tn , C2 = 10 Tn , C3 = 9 Tn
CM1 = 2.5 T/ml , CM2 = 2 T/ml , CM3 = 1 T/ml
CV1 = 1.5 T/ml , CV2 = 1 T/ml , CV3 = 0.5 T/ml
-
Anlisis estructural II
E = 2 x 106 T/m2
SOLUCION:
D1 = 1 D2 = 1
D3 = 1 D4 = 1
-
Anlisis estructural II
D5 = 1 D6 = 1
D7 = 1 D8 = 1
D9 = 1 D10 = 1
D11 = 1 D12 = 1
-
Anlisis estructural II
D13 = 1 D14 = 1
D15 = 1
MATRIZ DE RIGIDES TOTAL DE TODO EL PORTICO (KTOTAL):
10666.7 1777.8 0 0 1777.8 0 0 0 0 0 0 0 3555.6 -1777.8 0
1777.8 14222.2 1777.8 0 0 1777.8 0 0 0 0 0 0 3555.6 -1777.8 0
0 1777.8 14222.2 1777.8 0 0 1777.8 0 0 0 0 0 3555.6 -1777.8 0
0 0 1777.8 10666.7 0 0 0 1777.8 0 0 0 0 3555.6 -1777.8 0
1777.8 0 0 0 10666.7 1777.8 0 0 1777.8 0 0 0 -1777.8 3555.6 -1777.8
0 1777.8 0 0 1777.8 14222.2 1777.8 0 0 1777.8 0 0 -1777.8 3555.6 -1777.8
0 0 1777.8 0 0 1777.8 14222.2 1777.8 0 0 1777.8 0 -1777.8 3555.6 -1777.8
-
Anlisis estructural II
0 0 0 1777.8 0 0 1777.8 10666.7 0 0 0 1777.8 -1777.8 3555.6 -1777.8
0 0 0 0 1777.8 0 0 0 7111.1 1777.8 0 0 0 -1777.8 1777.8
0 0 0 0 0 1777.8 0 0 1777.8 10666.7 1777.8 0 0 -1777.8 1777.8
0 0 0 0 0 0 1777.8 0 0 1777.8 10666.7 1777.8 0 -1777.8 1777.8
0 0 0 0 0 0 0 1777.8 0 0 1777.8 7111.1 0 -1777.8 1777.8
3555.6 3555.6 3555.6 3555.6 -1777.8 -1777.8 -1777.8 -1777.8 0 0 0 0 9481.5 -4740.7 0
-1777.8 -1777.8 -1777.8 -1777.8 3555.6 3555.6 3555.6 3555.6 -1777.8 -1777.8 -1777.8 -1777.8 -4740.7 9481.5 -4740.7
0 0 0 0 -1777.8 -1777.8 -1777.8 -1777.8 1777.8 1777.8 1777.8 1777.8 0 -4740.7 4740.7 L = rigidez lateral. L = - -1
EJEMPLO
PLACA
-
Anlisis estructural II
EA = 6G.D.L (4 ROT. Y 2 TRASL.) EJERCICIO #3: HALLAR LOS DESPLAZAMIENTOS LATERALES.
D1 = 1 D2 = 1
PLACA
-
Anlisis estructural II
K11 = 4EI/6 + 4EI/3 K12 = 2EI/6
K21 = 2EI/6 K22 = 4EI/6 + 4EI/3
K31 = -6EI/9 K32 = -6EI/9
K41 = 6EI/9 K42 = 6EI/9
D3 = 1 D4 = 1
K13 = -6EI/9 K14 = 6EI/6
K23 = -6EI/9 K24 = 6EI/9
K33 = 48EI/27 K34 = -24EI/27
K43 = -24EI/27 K44 = 24EI/27
-
Anlisis estructural II
L = rigidez lateral. L = - -1
L {} = {F}
{ } = - -1 {}
MATRIZ DE RIGIDEZ LATERAL PORTICO PLACA
-
Anlisis estructural II
MATRIZ DE RIGIDEZ DE LA VIGA BRAZO RIGIDO
-
Anlisis estructural II
SI LA VIGA TRABAJA SOLO POR FLEXION:
-
Anlisis estructural II
SE TIENE:
Parte flexible:
{qe} = Ke4x4 {e} ________________________________________ (1) POR COMPATIBILIDAD:
VA = 1 VA = Vi + a x i A = i
VB = 1 VB = Vj - b x j B = j
-
Anlisis estructural II
H Flexible rgido H = Matriz de compatibilidad VA = 1 x Vi + a x i + 0 x Vj + 0 x j A = 0 x Vi + 1 x i + 0 x Vj + 0 x j VB = 0 x Vi + 0 x i + 1 x Vj - b x j B = 0 x Vi + 0 x i + 0 x Vj + 1 x j
POR EQUILIBRIO:
Vi = VA
Mi = a x VA + MA
Vj = VB
Mj = -b x VB + MB
Vi = 1 x VA + 0 x MA + 0 x VB + 0 x MB
Mi = 0 x VA + 1 x MA + 0 x VB + 0 x MB
Vj = 0 x VA + 0 x MA + 1 x VB + b x MB
Mj = 0 x VA + 0 x MA - b x VB + 1 x MB
-
Anlisis estructural II
HT Flexible rgido
POR LA LEY DE HOOKE :
Si remplazamos (3) en (2):
Si remplazamos (1) en (4):
KP = PLACA
-
Anlisis estructural II
LTOTAL = a + b + L
FACTOR DE FORMA:
f = 1.2 f = 10 / 9 f = 2 f = Area axial / Area alma
PROBLEMA:
-
Anlisis estructural II
30 Tn
4.00 m
8.00m 2.00
.20
1. HALLAR: LA MATRIZ DE RIGIDEZ TOTAL
2. HALLAR: LA MATRIZ DE RIGIDEZ LATERAL
3. HALLAR: DESPLAZAMIENTO LATERAL
E = 2 x 106 Ton/m VIGA
PLACA C A
COLUMNA
30 x 70
30 x 70
-
Anlisis estructural II
a=1.00 8.35
3.65
D1 = 1 D2 = 1
D3 = 1
VIGA:
-
Anlisis estructural II
L = 8.35 m
a = 1.00 m
b = 0.00 m
E = 2 x 106 T/m2
I = 0.30 x (0.70)3 / 12 m4
EI = 17150 Tm-m2
COLUMNA:
L = 3.65 m
a = 1.00 m
b = 0.00 m
E = 2 x 106 T/m2
I = 0.30 x (0.70)3 / 12 m4
EI = 17150 Tm-m2
PLACA:
L = 3.65 m
AP = 1.00 m
E = 2 x 106 T/m2
I = 0.20 x (2.00)3 / 12 m4 = 0.133
EI = 266666.67 Tm-m2
= 0.20
f = 1.2
-
Anlisis estructural II
L = rigidez lateral. L = - -1 L = 17355.5 T/m
L {} = {F}
-
Anlisis estructural II
17355.5 {} = {30} {} = D3 = 1.73 x 10-3 m { } = - -1 {}
ANALISIS MATRICIAL 3-D
HIPOTESIS:
1. LA LOSA DEBE SER INFINITAMENTE RIGIDA.
LOSA
LOSA
-
Anlisis estructural II
2. LOS PORTICOS SEAN ORTOGONALES CON RESPECTO A SU BASE.
3. CONSIDERA 3 G.D.L / NIVEL UBICADOS EN SU CENTRO DE MASAS.
{D} 3m x 1 = DESPLAZAMIENTOS GLOBALES DE LA ESTRUCTURA, m = # DE PISOS
LEY DE HOOKE GENERALIZADO
EDIF = MATRIZ E RIGIDEZ GLOBAL DEL EDIFICIO m = # pisos
P = # DE PORTICOS
m = # DE PISOS
DONDE: AP mx3m = MATRIZ DE COMPATIBILIDAD DEL PORTICO P KLP = RIGIDEZ LATERAL DEL PORTICO P (CONDENSACION ESTATICA)
-
Anlisis estructural II
D Xi = 1 D i = 1
DY i = 1
PORTICO j
PORTICO j
-
Anlisis estructural II
PISO i Dij = Dxi Cos j + Dyi Sen j + Di Rij Numero de piso, se tiene:
Amxm = MATRIZ DE COMPATIBILIDAD O DE TRANSFORMACION
EJEMPLO #1: 3 G.D.L/ NIVEL
Hallar D.M.F De los prticos del edificio mostrado:
PLANTA PISO:
C = 35x45 h = 3.2m
V1 = 35x45 V2 = 35x40
4m
4m
5m 5m
-
Anlisis estructural II
PRTICO A, B y C PORTICO: 1, 2 y 3
3.2m 3.2m
5m 5m 4m 4m
35x45 35x45
35x45 35x45 35x45
35x40 35x40
45x35 45x35 45x35
-
Anlisis estructural II
,
PRTICO A, B y C:
PRTICO 1, 2 y 3:
R1A = (0 0) 0 - (-4 0) 1 = 4 R1B = (0 0) 0 - (0 0) 1 = 0 R1C = (0 0) 0 - (4 0) 1 = -4 R11 = (-5 0) 1 - (-4 0) 0 = -5 R12 = (0 0) 1 - (0 0) 0 = 0 R13 = (5 0) 1 - (0 0) 0 = 5
-
Anlisis estructural II
PORTICO KL 1x1 P Cos P Sen P R1P A 3807.6 0 1 0 4
B 3807.6 0 1 0 0
C 3807.6 0 1 0 -4
1 2527.6 90 0 1 -5
2 2527.6 90 0 1 0
3 2527.6 90 0 1 5
AA = 1, 0, 4 AB = 1, 0, 0 AC = 1, 0, -4 A1 = 0, 1, -5 A2 = 0, 1, 0 A3 = 0, 1, 5
-
Anlisis estructural II
KTOTAL {D} = { }
Prtico B:
Hallar el desplazamiento lateral {d}: {d} e = Ae {D}
{d} B = 1.3 x 10-3 m
3.2m
5m 5m
35x45 35x45
35x45 35x45 35x45
-
Anlisis estructural II
Mba = Mba + 2EI / Lba 2b + a + 3/Lba
Mab = Mab + 2EI / Lab 2a + b + 3/Lab
Mbc = Mbc + 2EI / Lbc 2b + c + 3/Lbc
Mcb = Mcb + 2EI / Lcb 2c + b + 3/Lcb
Mcd = Mcd + 2EI / Lcd 2c + d + 3/Lcd
Mdc = Mdc + 2EI / Ldc 2d + c + 3/Ldc
Mce = Mce + 2EI / Lce 2c + e + 3/Lce
Mec = Mec + 2EI / Lec 2e + c + 3/Lec
-
Anlisis estructural II
Mef = Mef + 2EI / Lef 2e + f + 3/Lef
Mfe = Mfe + 2EI / Lfe 2f + e + 3/Lfe
DIAGRMA DE MOMENTO FLECTOR:
-
Anlisis estructural II
EJERCICIO #2:
2 GDL/ nivel
Planta tpico.
CARGAS GLOBALES
-
Anlisis estructural II
n= # pisos = 2
Ri P = (Xi X0) Sen P (Yi Y0) cos P Resolviendo: Ri P
R1 A = R2 A = (5 0) Sen 900 (0 0) cos 900 = 5 R1 B = R2 B = (0 0) Sen 00 (10 0) cos 00 = -10 R1 C = R2 C = (0 0) Sen 00 (-10 0) cos 00 = 10 R1 D = R2 D = (-15 0) Sen 900 (0 0) cos 900 = -15 Hallando la matriz de compatibilidad:
-
Anlisis estructural II
-
Anlisis estructural II
Prtico A:
Hallar el desplazamiento lateral {d}:
{d} e = Ae {D}
1er PISO
2do PISO
-
Anlisis estructural II
ANALISIS MATRICIAL DE EDIFICIO 2GDL/NIVEL
Ejercicio #3: hallar los desplazamientos laterales y los DMF de la. Estructura mostrada.
Nivel 1
Nivel 2
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Anlisis estructural II
Nivel 3
1. HALLAR LOS PRTICOS:
-
Anlisis estructural II
2. HALLAR LA RIGIDEZ LATERAL DE LOS PRTICOS:
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Anlisis estructural II
-
Anlisis estructural II
-
Anlisis estructural II
Hallar la matriz de compatibilidad de los prticos: n = # pisos
Resolviendo: Ri P
Para el prtico 1: P = 90
-
Anlisis estructural II
Para el prtico 2: P = 90
Para el prtico 3: P = 90
Para el prtico 4: P = 90
Para el prtico A:
-
Anlisis estructural II
Para el prtico B: P = 0
Para el prtico C:
Para el prtico D:
Para el prtico E:
-
Anlisis estructural II
-
Anlisis estructural II
-
Anlisis estructural II
PRTICO A:
Hallar el desplazamiento lateral {d}: {d} e = Ae {D}
139892,88
-70009,56 0 -34973,22 17502,39 0
-70009,56 122516,73 -52507,17 17502,39 78760,755 8751,195
0 -52507,17 52507,17 0 -96263,145 -8751,195
-34973,22 17502,39 0 6448859,14
-
2776941,02 0
17502,39 78760,755 -96263,145
-
2776941,02 4419250,24 -130308840
0 8751,195 -8751,195 0 -130308840 130326343
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Anlisis estructural II
Ejemplo #4: Hallar las fuerzas y Desplazamientos laterales de los prticos del edificio:
-
Anlisis estructural II
3 G.D.L
PISO 1 PISO 2
PISO TIPICO 2 NIVELES
SI:
PORTICO A y B PORTICO 1 PORTICO 2
PORTICO A y B
-
Anlisis estructural II
PORTICO 1
PORTICO 2
m = # pisos
PORTICO A = 0
-
Anlisis estructural II
=Cos-1(3/13.34) = 77
Para el prtico A: P = 0
Para el prtico B: P = 0
-
Anlisis estructural II
Para el prtico 1: P = 90
Para el prtico 2: P = 90
-
Anlisis estructural II
{d} e = Ae {D}
PRTICO A:
Hallar el desplazamiento lateral {d}:
{d} e = Ae {D}
-
Anlisis estructural II
Ejemplo #5:
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Anlisis estructural II
SOLUCION:
-
Anlisis estructural II
=90
=14.04
=163.3
-
Anlisis estructural II