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Análisis estructural II ANALISIS ESTRUCTURAL II

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  • Anlisis estructural II

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

  • 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)

  • 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

  • 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

  • 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)

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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:

  • Anlisis estructural II

    Paso 1:

    paso2:

    Condensar giro a

  • 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)

  • 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

  • Anlisis estructural II

    Nivel 3

    1. HALLAR LOS PRTICOS:

  • Anlisis estructural II

    2. HALLAR LA RIGIDEZ LATERAL DE LOS PRTICOS:

  • 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

  • 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:

  • Anlisis estructural II

    SOLUCION:

  • Anlisis estructural II

    =90

    =14.04

    =163.3

  • Anlisis estructural II