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INGENIERI A CIVIL ANALISIS ESTRUCTURAL II UNSCH • Vigas y Pórticos • Método de Flexibilidad 2 0 1 3 Ing. TAIPE CARBAJAL, Javier Francisco DE LA CRUZ BONIFACIO, Jomar

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INGENIERIA CIVIL

ANALISIS ESTRUCTURAL II

UNSCH

• Vigas y Pórticos

• Método de Flexibilidad2

0

1

3Ing. TAIPE CARBAJAL, Javier Francisco

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DE LA CRUZ BONIFACIO, Jomar Pachacutec Ingeniería

CivilUNSCH

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[ANALISIS ESTRUCTURAL II] INGENIERIA CIVIL

DE LA CRUZ BONIGACIO, Jomar P. | Metodo de Flexibilidad 2

Contenido

Metodo de Flexibilidad 3

Modo de Funcionamiento 3

Aplicación del método 3

Ventajas y desventajas 5

Procedimientos para pórticos Isostáticas 5

Procedimientos para pórticos Hiperestáticas. 5

Implementación al programa 6

Pseudocódigo del programa 6

Programa en MATLAB 7

Uso del Programa 11

Conclusiones: 18

Bibliografía: 19

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[ANALISIS ESTRUCTURAL II] INGENIERIA CIVIL

DE LA CRUZ BONIGACIO, Jomar P. | Metodo de Flexibilidad 3

MÉTODO DE FLEXIBILIDAD

Modo de Funcionamiento

El método consiste en el siguiente procedimiento: A partir incógnitas básicas obtenemos las fuerzas hiperestáticas; de los datos se obtiene las fuerzas en los nudos.

Aplicación del método

1.- Expresar las deformaciones en función de los esfuerzos en los extremos de las barras. (Ecuación constitutiva).

2.- Expresar los esfuerzos en los extremos de las barras en función de las incógnitas hiperestáticas y de las fuerzas exteriores conocidas. (Ecuación de equilibrio).

3.- Aplicar las ecuaciones de compatibilidad de las deformaciones. (Ecuación de compatibilidad). Se genera un sistema lineal de ecuaciones

𝐷 = M𝐹𝑥𝑃Donde:

𝐷: matriz de deformaciones

M𝐹: matriz de flexibilidad en coordenadas globales

L= matriz incógnita (fuerzas hiperestáticas)

En resumen este es el método de flexibilidades, sin embargo para el caso de pórticos existe un procedimiento mecánico para resolver el pórtico, de acuerdo a la hiperestaticidad del pórtico.

La matriz de flexibilidad quedará definida por:

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[ANALISIS ESTRUCTURAL II] INGENIERIA CIVIL

DE LA CRUZ BONIGACIO, Jomar P. | Metodo de Flexibilidad 4

La matriz ensamblada estará definida por:

Donde:

R= matriz de rotación

Será “-1” el ultimo miembro si existe reflexión como es el caso para aplicar este método.

Además existe un método para obtener la matriz de equilibrio de nudos por ejemplo para la figura

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[ANALISIS ESTRUCTURAL II] INGENIERIA CIVIL

DE LA CRUZ BONIGACIO, Jomar P. | Metodo de Flexibilidad 5

Se llenará la matriz de esta forma:

Donde:

I= matriz identidad

Hij= matriz de traslación dada por:

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DE LA CRUZ BONIGACIO, Jomar P. | Metodo de Flexibilidad 6

[ANALISIS ESTRUCTURAL II] INGENIERIA CIVIL

Ventajas y desventajas

1.- El procedimiento es mecánico para un pórtico por decir fácil o común, sea para

ambos casos isostático o hiperestática, siendo más rápido re resolver las isostática, mientras que los pórticos hiperestáticos se resuelven mediante un procedimiento mecánico mediante la elección de redundantes.

2.- Si bien es mecánico el procedimiento es posible obtener errores al momento de elegir las redundantes que pueden originar en la matriz de equilibrio de nudo que requiere el elemento obtener errores en el cálculo de la inversa durante el procedimiento.

3.- Otra consideración es obtener la matriz de equilibrio de nudos que para acomodarse estos a partir de un sistema computarizado de ingreso de nudos, elementos, reacciones, y recién mediante estos datos obtener la matriz de equilibrio de nudos.

4.- Además que las reaccione pueden o no generar ecuaciones de equilibrio, teniéndose

que considerar los rodillos con una ecuación de equilibrio en dirección al eje libre del rodillo (eje no restringido), mientras que los apoyos restringidos en ambos ejes no contribuyen ecuaciones de equilibrios, por último los apoyos empotrados no se consideran para pórticos.

Procedimientos para pórticos Isostáticas

El procedimiento es:

1.- Enumerar nudos

2.- Calcular el grado de hiperestaticidad de el pórtico de ser cero proseguimos

3.- Plantear las ecuaciones de equilibrio en cada nudo p=AxF, donde p son las cargas externas, A es el la matriz formada por el equilibrio, F son las fuerzas de cada elemento

4.- obtener fuerzas F=A-1xp

5.- Obtener la matriz de flexibilidad fm

6.- Calcular las deformaciones D=fm x F

7.- Calcular los desplazamientos de los nudos: Dn= inv(A)'*D

Procedimientos para pórticos Hiperestáticas.

El procedimiento es:

1.- Enumerar nudos

2.- Calcular las cargas equicalentes

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DE LA CRUZ BONIGACIO, Jomar P. | Metodo de Flexibilidad 7

[ANALISIS ESTRUCTURAL II] INGENIERIA CIVIL

3.- Equilibrio de nudos y reducción por condiciones de entorno

4.- Selección de redundantes: CI, CII

5.- Calcular EI, EII, BI, BII

6.- Calcular matriz de flexibilidad fm de cada elemento

7.- Obtener la matriz de flexibilidad Dii global

8.- Calcular DII,I, DII,II

9.- Calcular redundantes Qii

10.- Calcular las fuerzas o acciones

11.- Calcular los desplazamientos

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DE LA CRUZ BONIGACIO, Jomar P. | Conclusiones: 18

[ANALISIS ESTRUCTURAL II] INGENIERIA CIVIL

Conclusiones:

El método para pórticos es fácil de aplicar manualmente, en la programación se complica solo para acomodar los datos de entrada y acomodarlos a la matriz de equilibrio de nudos

Si el pórtico es isostática el procedimiento se disminuye

Debemos tener cuidado al escoger las redundantes ya que una mala elección no permitirá seguir el procedimiento debido al error en el cálculo de la inversa de CI

El programa realizado permite resolver cualquier tipo de pórticos isostáticas e

Hiperestáticos.

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DE LA CRUZ BONIGACIO, Jomar P. | 19

[ANALISIS ESTRUCTURAL II] INGENIERIA CIVIL