Informe Sobre Estructuras II

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    ALUMNA: ROCIO DEL PILAR ROBLES CASTRO

    23/11/2012

    INFORME SOBRE

    ESTRUCTURAS II

    GRADOS DE HIPERESTATICIDAD

    DOCENTE: ING. EDWIN RODRIGUEZ

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    INFORME SOBRE ESTRUCTURAS II

    I. GRADOS DE HIPERESTATICIDAD

    Se define como l nmero de fuerzas generalizadas o redundantes que hacen a laestructura hiperestatica externa e internamente.

    En trminos generales, el grado de hiperestaticidad se obtiene a partir de la

    comparacin entre el nmero de incgnitas de una estructura y el numero de

    ecuaciones de equilibrio disponibles

    Estructura isosttica (numero de ecuaciones = numero de incgnitas)

    Estructura hiperesttica (numero de ecuaciones < numero de incgnitas)

    Estructura en mecanismo (numero de ecuaciones > numero de incgnitas)

    G.H. 0 Estructura Estable

    G.H. < 0 Estructura Inestable

    G.H. = 0 Estructura Isosttica

    G.H. > 0 Estructura Hiperesttica

    Una estructura es Isosttica cuando se puede resolver con solo aplicar las ecuaciones

    de equilibrio esttico

    Mz

    Fy

    Fx

    Marco Plano 2D

    z,y,Mx

    z,y,FxM espacio 3D

    Una estructura es hiperesttica cuando se requieren ecuaciones adicionales a las

    ecuaciones de equilibrio esttico para poder resolverla, estas ecuaciones deben ser de

    compatibilidad.

    GHG = GHI X GHE

    GHE = No. Reacciones No. E. E. E.

    GHI = No. Fuerzas redundantes internas No. E. E. E. Int.

    GHI = Grado de Hiperestatibilidad interna

    GHE = Grado de Hiperestatibilidad externa

    E. E. E. = Ecuaciones de equilibrio esttico

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    El grado de hiperestaticidad determina el volumen del esfuerzo de clculo necesario

    para hallar la solucin, de all su importancia operativa en el anlisis estructural.

    Al margen de estas cuestiones computacionales, se insiste que las estructuras

    isostticas tienen un nico mecanismo o esquema para equilibrar las cargas, mientras

    que en las hiperestticas, si falla un mecanismo, pueden en ciertas condiciones

    comenzar a trabajar de una manera distinta y an equilibrar las cargas a travs de un

    mecanismo alternativo. Por ejemplo, si la viga continua de dos tramos de la Figura

    llega a fluencia por el momento flector sobre el apoyo central, puede desarrollar una

    rtula plstica y trabajar como dos vigas simplemente apoyadas hasta que comience a

    plastificarse en el interior de los tramos. Para que sea posible esta distribucin de

    esfuerzos es indispensable que la viga presente capacidad de deformacin plstica sin

    que pierda su capacidad portante. Esto no ocurrira para una viga de material frgil, ya

    que en ese caso al llegar al mximo momento se producira una falla frgil, y el

    mecanismo de redistribucin de esfuerzos no alcanzara a desarrollarse.

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    Ejemplo:

    Determinar GH de la siguiente estructura

    GHE = No. Reacciones No. E. E. E.

    GHE = 6 3 = 3

    GHI = No. Fuerzas redundantes internas No.

    E.E.E. Int.

    GHI = 6 3 = 300000

    Armaduras GHI = -2N + B + 3

    II. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DEL ANALISIS

    ESTRUCTURAL

    Clasificacin de Fuerzas en un Cuerpo

    - Fuerzas externas (cargas y reacciones).

    - Fuerzas de atraccin cohesin de cuerpo.

    - Fuerzas internas o mecnicas.

    6 caras generan 18 esfuerzos Esfuerzos normales

    - 6 normales x, y, z

    - 12 cortantes

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    Esfuerzos cortantes

    12 caras generan 9 esfuerzos xy, xz

    - 3 normales yz, yx

    - 6 cortantes zx, zy

    FT

    zTzyTzx

    TyzyTyx

    TxzTxyx

    Tensor de Esfuerzos

    DEFORMACIONES

    dx, dy, dz Deformaciones Lineales (unidades longitud)

    x, y, z, Deformaciones Angulares (radianes)

    zyzx

    yzyx

    xzxy

    Deformacin angular unitaria

    Por lo tanto

    ETDzzyzx

    yzyyx

    xzxyx

    SISTEMA ESTRUCTURAL O ESTRUCTURA

    Conjunto de elementos finitos unidos por nodos y sujetados en sus apoyos.

    A,N,EE

    E = elemento

    N = nodo

    A = apoyo (condiciones de frontera)

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    TIPOS DE ESTRUCTURA

    Armaduras Armaduras

    Espacio Marcos 2 Dimensiones Marcos

    Vigas Vigas

    Concreto Empotrados

    Por el Material Acero Por el tipo Libres

    Mampostera de Apoyo Articulados

    Madera Elsticas

    Toda Estructura se debe representar matemticamente para poder analizar

    Problema del mal anlisis o mal diseo

    - No saber cundo considerar una estructura en 2 en 3 dimensiones

    - Cuando existen perfiles muy grandes no se toma en cuenta los efectos de

    excentricidad.

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    TIPOS DE APOYO

    Rx Ry M dx dy

    Empotrado0 0 0 = 0 = 0 = 0

    Articulado0 0 = 0 = 0 = 0 0

    Mvil= 0 0 = 0 0 = 0 0

    Libre= 0 = 0 = 0 0 0 0

    Elstico0 0 0 0 0 0

    Apoyo.- Cualquier nodo o punto nodal con las siguientes restricciones (dx, dy, dz, z,

    y, x).

    III. METODOS ENERGETICOS

    La relacin entre una carga aplicada a una estructura en las deformaciones resultantes

    es una parte importante de la mecnica de materiales.

    Un concepto de fundamental importancia en la solucin de estos problemas se basa

    en el principio de la conservacin de la energa.

    Energa se define como la capacidad de realizar un trabajo

    W = Fd

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    El trabajo se evala como el producto de una fuerza de la distancia recorrida en

    direccin de la fuerza. La energa de deformacin se define como la energa absorbida

    por la estructura durante un proceso de carga en muchos casos es llamada como

    trabajo interno.

    Existen muchas tcnicas que caen bajo la amplia clasificacin de mtodos energticos

    entre ellos estn el trabajo real, trabajo virtual, teorema de clapeyron y teorema de

    castigliano.

    3.1 TRABAJO Y ENERGIA

    En la siguiente figura el cuerpo se mueve del punto de posicin A1 al A2 separados a

    una distancia d1, igual manera para F2 se mueve de B1 a B2 separados a una distancia

    d2.

    El trabajo efectuado por la fuerza f1 es F1 veces

    S1, ya que la fuerza de la distancia debe tener la

    misma lnea de accin. De manera similar ocurre

    con F2.

    Trabajo Externo = Trabajo Interno

    Principio de observacin de la energa

    El trabajo interno se refleja cuando aplicamos una carga a una estructura, esta cargagenera una deformacin de dicha estructura, pero si retiro la carga la estructura

    regresa a su estado original (Estructura elstica), es decir el trabajo interno se ve

    reflejado en la energa de deformacin y es la que esta almacenada en la estructura

    adentro.

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    En la figura se tiene una barra sujeta a una carga axial, al aplicar la carga

    gradualmente, si la relacin carga deformacin es la que se presente en la figura B, si

    en el momento que retiramos la carga esta regresa a su estado original se dice que la

    estructura es de un material elstico lineal.

    Cuando aplicamos la carga gradualmente, la relacin P - es la que se muestra en la

    figura C y al retirar la carga esta no regresa a su estado original, la estructura se llama

    elstica no linear.

    Sin que importe si existen o linealidades debidas al material o la configuracin

    geomtrica, consideremos siempre que el material de una estructura permanece

    elstica.

    Para ilustrar los conceptos de energa consideremos siempre que le material de una

    estructura permanece elstico, para ilustrar los conceptos de energa consideremos la

    barra de la figura anterior sometida a una carga axial B, el cual produce esfuerzo

    De la grafica tenemos una relacin

    Trabajo = W = Fd

    Donde

    W = Trabajo externoE = Deformacin unitaria Pddw

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    A = Alargamiento

    = Esfuerzo Integrando

    dA = diferencial del alargamiento

    1

    Pdw

    = Valor mximo de alargamientoU = Energa de deformacin

    Cuando la relacin P es lineal el trabajo es2

    PdW

    El trabajo se puede interpretar geomtricamente por el rea bajo la curva P.

    Como la barra es elstica se desprecia cualesquiera perdidas durante la carga y

    descarga todo el trabajo efectuado durante la carga se almacenara en la barra en

    forma de energa de deformacin unitaria, que puede recuperarse durante la descargapor lo tanto la energa de deformacin es igual al trabajo

    PdWM1

    0

    De la relacin esfuerzo deformacin en la figura B tenemos que la energa de

    deformacin unitaria, tenemos que la Mpor unidad de volumen de material se obtiene

    considerando un elemento diferencial del volumen de dimensiones unitarias sometido

    al esfuerzo y que sufre una deformacin (E).

    LE

    M= Energa de deformacin unitaria

    E1

    0EdM

    Energa de deformacin complementaria

    1

    0PdU

    1P

    udPUW

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    1

    0EdWU

    1

    0dEU

    Sea la siguiente barra sujeta a una fuerza axial P, la barra se deforma segn la figura.

    Energa de deformacin debidas a cargas axiales.

    Por la ley de Hooke EE

    A

    P

    L

    AE

    EA

    PL

    L

    AE

    A

    P Deformacin total de una barra sujeta a cargas axiales

    donde E = Modulo de elasticidad o Modul de Young

    A = rea de la seccin transversal

    La deformacin interna de un segmento de la barra de longitud dx es igual a la fuerza

    promedio por el cambio de longitud de energa es decir:

    EA

    Pdxd

    Supongamos que la relacin P - es lineal la deformacin de energa es:

    P2

    1U

    Pd2

    1Ud

    E

    dx

    A

    P

    2

    1Ud

    2

    Integrando

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    11

    E

    dx

    A

    P

    2

    1Ud

    2l

    0 dxEAP

    2

    1U

    2L

    0

    dxEA

    P

    2

    1U

    L

    0

    2

    Energa de deformacin para cargas axiales

    ENERGIA DE DEFORMACIN DE ELEMENTOS A FLEXION

    Sea la siguiente viga con una carga concentrada P actuando en el punto B, el trabajo

    externo involucra el movimiento de la fuerza P a travs de la deflexin A de la viga.

    Partiendo de:

    E

    L

    EA

    PL

    EE

    El esfuerzo por flexin

    I

    Mc

    E

    Lx

    I

    Mc Para un segmento de

    E

    dxx

    I

    Mcd

    Si la relacin P - es lineal

    Pd2

    1U

    si dAPAP

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    dAP

    dAI

    McP

    I

    Mc

    E

    dAdx

    I

    Mc

    2

    1U

    E

    dxx

    I

    McdAx

    I

    Mc

    2

    1U

    2

    La energa de deformacin para un segmento dx es la suma de la energa de

    deformacin de todas las fibras de ese segmento.

    Integrando

    2

    0

    2

    EI

    dxM

    2

    1U

    Por lo tanto la Utotal es

    PLANO

    dxEI

    Mz

    2

    1dx

    AG

    Vg

    2

    Kdx

    AE

    Px

    2

    1U

    L

    0

    2L

    0

    2l

    0

    2

    T

    ESPACIO

    dxEI

    Mz

    2

    1DX

    EI

    My

    2

    1dx

    GJ

    T

    2

    1dx

    AG

    Vz

    2

    Kdx

    AG

    Vg

    2

    K

    AE

    dxPx

    2

    1U

    L

    0

    2L

    0

    2L

    0

    L

    0

    2L

    0

    L

    0

    2

    T

    Donde:

    J = Modulo de Inercia polar

    G = Modulo de elasticidad al corte

    Ejemplo:

    Determinar la deflexin de la estructura de dos barras con la carga concentrada P =

    40 KN. El rea de la seccin transversal de cada barra es igual A = 6 x 10-4

    m2

    y E =200 G Pa.

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    P2

    1W

    Por equilibrio 0M0Fy

    0Fx

    A = 6 x 10-4 m2

    E = 200 G Pa

    PAC = 32 KN L

    0

    2

    AE

    dxP

    2

    1U

    PBC = 24 KNAE2

    LPU

    2

    T

    LAE

    P

    AE

    LPU

    2BC

    2AC

    T

    m.N66.18)10x200)(10x6(2

    )33.3()24000(

    )10x200)(10x6(2

    )5.2()32000(U

    94

    2

    44

    2

    T

    Ejemplo:

    Calcular la deflexin en el punto B de la viga, el cual esta sujeta a una carga P de 24 K

    lb. El momento de Inercia I = 360 Plg2, l modulo de Young E = 30 000 Klb/plg2.

    I = 360 Plg2

    E = 30 000 Klb/Plg2

    Trabajo

    P2

    1W

    Energa de deformacin (flexin)

    dxEI

    M

    2

    1U

    L

    0

    2

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    Calculo de reacciones

    0)20)(Cy()8)(24(MA

    Klb6.920

    92.1Cy

    0Klb246.9A Klb4.14Ay

    "6.9

    01X

    "44.1

    02X

    Calculo de U

    dxx36.207EI2

    1dx

    EI

    )x4.14(

    2

    1U

    6.9

    0

    26.9

    0

    2

    AB

    6.9036.9

    0

    3AB x12.69

    EI2

    1x

    3

    36.207

    EI2

    1U

    EI16.30576476

    )0(12.69)6.9(12.69EI2

    1U 33

    AB

    EI

    24.45864714dx

    EI

    )x6.9(

    2

    1U

    4.14

    0

    22

    BC

    07.7UUU CBABT

    Pero W = U

    07.7P2

    1

    24)07.7(2

    P)07.7(2

    lgP59.0

    LIMITACIONES DEL METODO DE TRABAJO Y ENERGIA

    En las secciones anteriores se describieron mtodos para calcular la U en miembros

    sujetos a los principales tipos de carga.

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    Las ecuaciones de energa de deformacin U son generales y pueden usarse en

    cualquiera de los mtodos energticos.

    El trabajo es la fuerza por una distancia, o un par por un ngulo de rotacin. Por

    consiguiente, este mtodo es solamente valido para encontrar una deflexin o una

    rotacin en la direccin de la fuerza o el par. Sin embargo, si queremos la deformacin

    en un lugar diferente de donde se aplica la carga, el mtodo no es valido. Adems si

    se aplican simultneamente mas de una carga externa sobre el miembro. Aparecer

    mas de una incgnita o en la expresin para el trabajo externo y la solucin es

    imposible calcular.

    Las limitaciones de la tcnica del trabajo real nos impulsan a adaptar los conceptos de

    otros mtodos energticos relacionados que no sean tan limitados en su aplicacin.

    PRINCIPIO DE LOS DESPLAZAMIENTOS VIRTUALES

    El trmino virtual implica que las cantidades son puramente hipotticas y que no

    existen en un sentido real o material.

    Por lo tanto, un desplazamiento virtual es un imaginario que se le impone

    arbitrariamente a una estructura, de esa manera el trabajo efectuado por las fuerzas

    reales durante un desplazamiento virtual se llama trabajo virtual.

    Este principio establece que una estructura elstica que esta en equilibrio bajo un

    sistema de cargas generalizadas permanece en estado de equilibrio, si para pequeas

    variaciones en los desplazamientos generalizados a partir de un estado compatible de

    deformaciones se satisface la siguiente condicin:

    dve dWdWdW

    dWc = Diferencial del trabajo total

    dWv = Diferencial del trabajo virtual, realizado durante un desplazamiento del mismo

    como cuerpo rgido y por consiguiente debe ser cero.

    DWd = Es el trabajo relacionado con la deformacin del elemento.

    Por lo tanto

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    dc dWdW

    De la misma forma:

    dUdW

    Variacin del trabajo = variacin de la energa

    3.2 EL TEOREMA DE CLAPEYRON

    Considere un material elstico:

    De las graficas se obtiene:

    cdWdW por lo tanto ''

    PF

    Anlogamente

    cWW Por lo tanto P2

    1P

    2

    1 '

    Finalmente 'P2

    1W

    Ahora:

    cdUdU Por lo tanto dvdv ''

    Anlogamente

    cUU Por lo tanto dv21

    dv2

    1 ''

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    Finalmente dv21

    U'

    Estas dos ecuaciones son conocidas como el teorema de Clapeyron.

    PRINCIPIO ESTACIONARIO DE ENERGIA POTENCIAL

    Este principio tiene una gran importancia para calcular los desplazamientos

    generalizados de las estructuras, partiendo del principio de los desplazamientos

    virtuales:

    ie WW

    Donde:

    We = Diferencial del trabajo externo

    Wi = Diferencial de la energa

    Por lo tanto:

    0WW ie

    Por la primera ley de la termodinmica:

    ee UW

    Sustituyendo el valor de We

    Por lo tanto:0UU ie o 0UU ie

    Por lo tanto:

    ie dUdU Que es la energa potencial total

    0

    Cuando tenemos un sistema conservativo con un numero finito de grados de libertad,

    la energa potencial es funcin de las coordenadas generalizadas.

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    )x...,x,x,x( n321

    Donde

    xi = Son las coordenadas generalizadas o grados de libertad.

    La diferencial total de la energa potencial se expresa:

    0xx

    xx

    xx

    xx

    nn

    33

    22

    11

    0xxi

    n

    1i i

    O simplemente

    0x1

    donde n,...,3,2,1i

    Esta ultima ecuacin es la que se conoce como el principio estacionario de la energa.

    De igual forma, el principio estacionario para la energa potencial complementaria

    ser:

    0)uu( IEC

    0

    fI

    C

    Donde: )F,,F,F,F( N321CC

    F1 = Son las fuerzas generalizadas o grados de hiperestaticidad.

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    Ejemplo:

    Calcular la energa de deformacin de una barra articulada de seccin transversal

    constante A, y un modulo de elasticidad E, en el cual se aplica una carga axial N.

    Usando el teorema de Clapeyron, la energa potencial se expresa como:

    dv21

    U

    Pero:

    Adydv E L

    d

    Entonces:

    dyL

    dEA

    2

    1dyEA

    2

    1U

    2

    22

    L

    0

    2

    2

    dyL

    dEA

    2

    1U

    Finalmente:

    2

    dL2

    EA

    U Energa potencial interna de cada barra para una estructura articulada.

    Ahora la energa de deformacin complementaria, tenemos que:

    dv21

    Uc

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    20

    De donde:

    A

    N

    E

    dy

    Adv

    Sustituyendo:

    dyAE

    N

    2

    1dy

    E

    A

    2

    1U

    22

    c

    L

    0

    2

    c dyAE

    N

    2

    1U

    Finalmente

    AE

    N

    2

    LU

    2

    c por lo tanto se concluye que

    cUU

    PROCEDIMIENTO PARA APLICAR EL PRINCIPIO ESTACIONARIO DE ENERGIA

    POTENCIAL

    1. Determinacin del grado de libertad, definir el nmero de coordenadas

    generalizadas (x1, x2, x3, ... , xn).

    2. Establecer las expresiones de los desplazamientos de cada barra en funcin de

    las coordenadas generalizadas.

    3. Clculo de energa potencial interna de cada barra.

    2i

    ii d

    L2

    )EA(U

    4. Clculo de la energa potencial externa debido a las cargas.

    iie XPU

    5. Obtencin del potencial de energa.

    ie UU

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    21

    6. Aplicacin del principio estacionario de energa potencial total.

    0Xi

    7. Solucin del sistema de ecuaciones algebraicas obteniendo el vector Xi.

    8. Calculo de los desplazamientos lineales de cada barra.

    9. Determinacin de las fuerzas axiales de cada barra

    ii

    ii d

    L

    )EA(N

    Analizar la estructura utilizando el Principio Estacionario de Energa Potencial.

    1. GL = (6) 5 = 1

    2. i1 x5

    4dicosxdi

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    22

    5

    4cos

    3. Energa Potencial Interna

    2i

    ii d

    L2

    )EA(U

    250

    EAX16

    )5(2

    x5

    4)EA(

    U2i

    2

    i

    1i

    21

    2i

    2i x

    8

    EA

    )4(2

    )x(EAU

    2i

    2iiT X

    8

    EAx

    250

    EA16U

    2iiT x1000

    EA189U

    4. Energa Externa

    ie

    ie

    x6U

    PxU

    5. Energa Potencial Total

    12iT

    eiT

    x6)x(EA1000

    189U

    UUU

    6. Aplicando P.E.E.P.

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    23

    06EAx1000

    378

    xi

    i

    7. Solucin del Sistema de ecuaciones

    06x1000

    EA378i

    EA378

    )1000(6x i

    EA

    87.15x i

    8. Desplazamiento de cada barra

    EA

    87.15xd

    EA

    70.12

    EA

    87.15

    5

    4x

    5

    4d

    12

    11

    9. Fuerzas Axiales

    Ton97.3EA

    87.15

    4

    )EA(

    N

    Ton54.2EA

    70.12

    5

    EAd

    L

    EAN

    22

    ii

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    24

    Equilibrio

    Nodo 1

    Fx = Rx1 + 3.97 = 0

    Rx1 = 3.87 Ton

    Nodo 2

    Fx = Rx2 2.54 (5

    4 )= 0

    Rx2 2.54 (

    5

    4 )

    Nodo 3

    Fy = Ry3 2.54 (5

    3 )= 0

    Ryx 2.54 (5

    3 )

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    Analizar la siguiente estructura por el mtodo de P.E.E.P.

    Solucin:

    1. Determinacin de los grados de libertad.

    G.L = NDP NDR

    G.L = 8 3

    G.L = 5

    Implica cinco coordenadas generalizadas (x1, x2, x3, x4, x5)

    2. Clculo de las expresiones de los desplazamientos en funcin de lascoordenadas generalizadas.

    Regla:

    Aislar la barra, anotando en los extremos las coordenadas generalizadascorrespondientes para representar su deformacin.

    Jalar la barra en el extremo inferior y expresar ese desplazamiento en trminos de lascoordenadas generalizadas, repetir ste paso con el otro extremo.

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    26

    En los nodos donde hay apoyos los desplazamientos son nulos segn el tipo deapoyo.

    d1 = x2

    d2 = x5

    d3 = 4353

    4543 xxsenxcosx

    d4 = 5452

    351

    45521 xxxcosxsenxcosx

    d5 = 31 xx

    d6 = x4

    3. Clculo de Energa Potencial Interna en cada barra.

    2i

    ii d

    L2

    )EA(U

    2

    443

    2

    33

    252

    252

    221

    221

    x25

    9

    xx25

    24

    x25

    16

    20

    EA

    U

    x8

    )EA(U)x(

    )4(2

    )EA(U

    x6

    )EA(U)x(

    )3(2

    )EA(U

    54321T

    246

    2331

    215

    51522125

    22

    214

    UUUUUU

    x6

    EAU

    xxx2x8

    EAU

    xx25

    32xx

    25

    24xx

    25

    24x

    25

    16x

    25

    9x

    25

    16

    20

    EAU

    4. Clculo de la Energa Externa.

    i43ie

    iie

    )senx6cosx6x4(U

    XPU

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    27

    5. Clculo del Potencial de Energa.

    43i

    4352513121

    25

    24

    32

    22

    21 x3x196.5x4

    xx048.0xx048.0xx064.0xx25.0xx048.0

    x157.0x185.0x157.0x185.0x157.0EA

    UiUe

    6. Aplicando P.E.E.P.

    0x i

    03)x048.0x369.0(EAx

    0196.5)x048.0x250.0x314.0(EAx

    0)x048.0x048.0x369.0(EAx

    04)x064.0x25.0x048.0x314.0(EAx

    344

    4133

    5122

    53211

    0)x048.0x064.0x314.0(EAx 2155

    Resolviendo el sistema de ecuaciones.

    03

    196.5

    0

    4

    EA

    1

    5x

    4x

    3x

    2x1x

    314.000048.0064.00369.0369.000

    0048.0048.0025.0

    048.000369.0048.0

    064.0025.0048.0314.0

    08.17

    11.20

    05.92

    62.9

    99.90

    EA

    1

    5x

    4x

    3x

    2x

    1x

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    28

    7. Clculo de los desplazamientos lineales de cada barra.

    EA

    61.58d

    EA

    17.08xd

    EA

    9.62

    xd

    3

    52

    21

    EA

    20.10-

    d

    EA

    1.06d

    EA

    53.36-d

    6

    5

    4

    8. Clculo de las fuerzas axiales.

    ton-6.70N

    ton0.27N

    ton5.33-N

    ton.366N

    ton4.27EA)(17.08/4

    (EA)N

    ton3.250EA)/(9.6153

    )EA(N

    dL

    )EA(N

    6

    5

    4

    3

    2

    1

    ii

    ii

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    29

    Finalmente por el mtodo de los nodos se calculan las reacciones en losapoyos.

    3.3 TEOREMA DE CASTIGLIANO

    Sea una estructura la cual est sometida a un sistema de cargas cualesquiera, lascuales generan una deformacin a la estructura misma, el valor de la carga puntualaplicada a un punto dado estar definido por la derivada parcial de la energa conrespecto a la deformacin en el mismo punto dado de la estructura.

    1i

    Pd

    U

    Primer teorema de Castigliano

    La deformacin en el punto i de la estructura citada arriba es igual a la derivada parcialde la energa con respecto a la carga puntual P aplicada en el mismo punto i.

    1i

    dP

    U

    Segundo teorema de Castigliano

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    30

    Ejemplo:

    Calcular la deformacin en el punto B de la siguiente barra.

    Aplicando el segundo Teorema idP

    U

    dxEI

    M

    2

    1dx

    GL

    V

    2

    1K

    EA

    dxP

    2

    1U

    L

    0

    2L

    0

    L

    0

    22x

    Fx = 0 V = 0EA

    PL

    P

    EA

    L2P

    2

    1

    P

    U

    Fy = -N + P = 0

    Mflex = 0

    0LEA

    P

    2

    1dx

    EA

    P

    2

    1U

    L

    0

    2

    Calcular el desplazamiento en el punto B de la siguiente viga.

    Fy = N-P = 0; N = P

  • 7/23/2019 Informe Sobre Estructuras II

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    31

    Fx = 0; Axial = 0

    MA= P X = P L

    ndeformaciEI

    PL

    3

    1

    GA

    KPL

    P

    U

    EI

    LP

    6

    1

    GA

    PL

    2

    KU

    dxEI

    2)XP(

    2

    1dx

    GA

    P

    2

    K0U

    3

    32

    L

    0

    L

    0

    2

    Calcular la deflexin en el punto B.

    E = 200 GPa

    I = 0.945 x10-3m4

    MA = P(3) + 30(B) + 30(9) (4.5)Cg(9) = 0

    1353

    PCg

    TRAMO AB

    x301353

    P2 Cortante

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    32

    0x15x1353

    Px2dxVM 2

    3

    03324222

    22

    dxx2025Px10Px90x)15(x)135(9xP4

    EI21V

    75.133953P5.607P4V 2

    TRAMO BC

    x301353

    P Cortante

    2x15x1353

    PxVdxM

    3224222L

    0

    22

    x2025Px5Px45x15x1359xP

    EI21U

    1006020P1620P8U 2

    5.2227P24EI2

    11620P165.607P8

    EI

    I

    P

    U

    m0200.0

    )m10x945.0)(m/N10x200(2

    5.2227)30(6135(2410004329

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    33

    IV. SISTEMA DE COORDENADAS

    Mx = Momento torsionante

    x = Fuerzas normales

    y, z = Fuerzas cortantes

    My, Mz = Momentos flexionantes

    Cada elemento finito tendr un sistema de ejes donde el eje x coincide con el ejeneutro de un elemento y los ejes y y z formaran las direcciones de los ejesprincipales.

    FUERZAS GENERALIZADAS

    Cargas Carga Viva, Carga Muerta

    Fuerzas Externas Equipo, Accidentales

    Reacciones en los Apoyos

    Fuerzas Internas

    Elementos

    Mecnicos

    Marcos N, V, F

    Armaduras N

    N = Fza. Normal

    V = Fza. Cortante

    F = Momento

    Elementos Mecnicos Internos

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    34

    COORDENADAS GENERALIZADAS

    Es l numero mnimo de coordenadas necesarias para expresar la configuracindeformada de un sistema estructural

    Continuas Maneja un nmero infinito de coordenadasgeneralizadas

    Coordenadas

    Discretas Manejan un numero finito de coordenadas

    Coordenadas Generalizadas

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    23-11-2012

    BIBLIOGRAFIA

    Hibbeler.- Anlisis Estructural, Editorial PRENTICE-HALL

    http://www.emagister.com/sistema-estructural-altura-activa-construccion-3_h

    http://www.construaprende.com/foros/libros-para-analisis-estructural-vt5075.html

    http://www.gandhi.com.mx/index.cfm/id/Producto/dept/Libros/pid/488969

    http://www.emagister.com/sistema-estructural-altura-activa-construccion-3_hhttp://click.infospace.com/ClickHandler.ashx?du=http%3a%2f%2fwww.construaprende.com%2fforos%2flibros-para-analisis-estructural-vt5075.html&ru=http%3a%2f%2fwww.construaprende.com%2fforos%2flibros-para-analisis-estructural-vt5075.html&ld=20121124&ap=5&app=1&c=srchresrow3&s=srchresrow3&coi=239137&cop=main-title&euip=190.42.238.125&npp=5&p=0&pp=0&pvaid=c55258a2bdf44db7937695aa215a4aaa&ep=2&mid=9&hash=B1EACBA13A33FAB148F6ACC995FB77C2http://click.infospace.com/ClickHandler.ashx?du=http%3a%2f%2fwww.construaprende.com%2fforos%2flibros-para-analisis-estructural-vt5075.html&ru=http%3a%2f%2fwww.construaprende.com%2fforos%2flibros-para-analisis-estructural-vt5075.html&ld=20121124&ap=5&app=1&c=srchresrow3&s=srchresrow3&coi=239137&cop=main-title&euip=190.42.238.125&npp=5&p=0&pp=0&pvaid=c55258a2bdf44db7937695aa215a4aaa&ep=2&mid=9&hash=B1EACBA13A33FAB148F6ACC995FB77C2http://www.emagister.com/sistema-estructural-altura-activa-construccion-3_h