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Guia 2 Ejercicios Resueltos de Metodo de Las Fuerzas

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Academic year: 2021

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(1)

¾

Ejercicio Nº1:

Ehormigon= 300.000 kg/cm

2

1t/m

B

A

C

D

20/30 20/50 20/30

Sistema Isostático Fundamental

1t/m

B

A

C

D

20/30 20/50 20/30

X =1tm

1

X =1t

2

(2)

Diagrama de Cuerpo Libre

P

/Cargas P

0

1t/m

B

C

D

20/30 20/50 20/30

R

A V

R

A H

R

B

A

Reacciones y Momento Flector

P

/Cargas P

0

El cálculo para este estado dio los siguientes resultados:

REACCIONES FLECTOR

M

A

= 0

M

C

=0

M

D

=1,5tm

M

B

=0

Diagrama de Momentos Flectores

P

/Cargas P

0

B

C

D

A

(3)

Diagrama de Cuerpo Libre

P

/Carga

X

1

=

1

tm

B

A

C

D

20/30 20/50 20/30

X =1tm

1

R

A H

R

A V

R

B

Reacciones y Momento Flector

P

/Cargas P

1

El cálculo para este estado dio los siguientes resultados:

REACCIONES FLECTOR

M

A

= -1tm

,

M

C

= -1tm

,

M

D

= -0,33tm

M

B

= 0

Diagrama de Momentos Flectores

P

/Cargas P

1

B

C

D

A

(4)

Diagrama de Cuerpo Libre

P

/Carga

X

2

=

1

t

B

C

D

20/30 20/50 20/30

X =1t

2

R

A H

R

A V

R

B

Reacciones y Momento Flector

P

/Cargas P

2

El cálculo para este estado dio los siguientes resultados:

REACCIONES FLECTOR

M

A

= 0

,

M

C

= -2tm

,

M

D

= -1,67tm

M

B

= 0

Diagrama de Momentos Flectores

P

/Cargas P

2

B

C

D

A

-2tm

(5)

Cálculo de las Deformaciones

δ

ij

Se trabajara con la siguiente expresión:

=

dx

I

E

M

M

I

E

δ

b j i 0 b ij

Lo que es lo mismo:

=

dx

ij j i ij

α

M

M

δ

a) Cálculo de las Inercias:

(

)

3 4 AC

45000

12

30

,

0

20

,

0

I

=

I

DB

=

m

m

=

cm

(

)

4 3 CD

208333

,

33

12

50

,

0

20

,

0

I

=

m

m

=

cm

Adoptando como

I

0

=

I

AB

=

45000

cm

4

b) Cálculo de los Coeficientes “

α

ij

”:

0 ij ij

I

I

α

=

1,00

α

45000

45000

I

I

α

4 AB 4 0 AB AC

=

=

=>

=

cm

cm

4,63

α

45000

33

,

208333

I

I

α

4 BE 4 0 BE CD

=

=

=>

=

cm

cm

Sistema de Ecuaciones a utilizar

0

δ

X

δ

X

δ

0

δ

X

δ

X

δ

22 2 21 1 20 12 2 11 1 10

=

+

+

=

+

+

(6)

a) Cálculo del

δ

10

:

Barra

l

(m) α

ij

Diagramas Integración

Resoluci

ón (t

2

m)

CD 3,00

4,63

-0,33 tm -1 tm 1,5tm +

(

2

0

.

33

1

)

3

4

,

63

50

,

1

6

1

+

- 0,27

-0,33 tm

-1 tm

1,125tm

(

0

.

33

1

)

3

4

,

63

125

,

1

3

1

+

-0,32

DB 2,12

1,00

-0,33tm -+ 1,50tm

12

,

2

5

,

1

33

,

0

3

1

- 0,35

10 0 b

I

δ

E

- 0,94

b) Cálculo del

δ :

11

Ba

rra

l

(m) α

ij

Diagramas Integración

Resol

ución

(t

2

m)

AC 2,00 1,00

-1 tm

-1 tm

-1 tm

-1 tm

1

1

2

2,00

(7)

CD 3,00 4,63

-0,33 tm

-1 tm

-0,33 tm

-1 tm

63

,

4

3

)

1

1

2

33

.

0

1

33

,

0

1

33

,

0

33

,

0

2

(

6

1

+

+

+

0,31

DB 2,12 1,00

--0,33tm

-12

,

2

33

,

0

33

,

0

3

1

0,077

11 0 b

I

δ

E

2,387

Cálculo del

δ

12

=

δ

21

:

Barr

a

l (m)

α

ij

Diagramas Integración

Resolució

n (t

2

m)

AC 2,00 1,00

-1 tm -1 tm -2tm

-2

2

1

2

1

2,00

CD 3,00 4,63

-0,33 tm -1 tm -2tm -1,67tm

(

)

63

,

4

3

2

1

2

67

,

1

1

2

33

,

0

67

,

1

33

,

0

2

6

1

+

+

+

0,80

DB 2,12 1,00

-0,33tm --1,67tm

-12

,

2

67

,

1

33

,

0

3

1

0,39

12 0 b

I

δ

E

3,19

(8)

Cálculo del

δ

20

:

Barra

(m) α

l

ij

Diagramas Integración

Resolución

(t

2

m)

CD 3,00

4,63

-1,67tm 1,5tm +

(

4

,

63

3

5

,

1

)

2

67

,

1

2

6

1

+

-0,86

-2tm -1,67tm 1,125tm

(

)

63

,

4

3

125

,

1

67

.

1

2

3

1

+

- 0,89

DB 2,12

1,00

-1,67tm -1,5tm +

3

1

,

67

1

,

5

2

,

12

1

- 1,77

20 0 b

I

δ

E

- 3,52

Cálculo del

δ :

22

Barra

(m) α

l

ij

Diagramas Integración

Resolución

(t

2

m)

AC 2,00

1,00

--2tm

-2

2

2

3

1

2,66

CD 3,00

4,63

-2tm -1,67tm -2tm -1,67tm

(

)

3

4

,

63

2

2

2

67

,

1

2

2

67

,

1

67

,

1

67

,

1

2

6

1

+

+

+

2,19

DB 2,12

1,00

-1,67tm --1,67tm

-12

,

2

67

,

1

67

,

1

3

1

1,97

* 22 0 b

I

δ

E

6,82

(9)

Reemplazando los valores obtenidos en el sistema de ecuaciones queda:

0

,820

6

X

,180

3

X

3,520

0

,180

3

X

,387

2

X

,940

0

2 1 2 1

=

+

+

=

+

+

=>

88

,

0

X

77

,

0

X

2 1

=

=

Cálculo de las Reacciones Finales

2 2 1 1 0 Final

X

X

R

=

R

+

R

+

R

t

88

,

0

1

88

,

0

R

H A

=

=

t

R

VA

=

2

+

(

0

.

77

)

0

,

22

+

0,88

0

,

11

=

1

,

93

t

07

,

1

,11)

0

(

,88

0

)

22

,

0

(

)

77

,

0

(

1

R

V B

=

+

+

=

-0,88t

-1)

(

0,88

R

H B

=

=

Diagrama de Cuerpo Libre Final

B

C

D

20/30 20/50 20/30

R

A H

R

A V

R

B

1t/m

R

HB

= 1,93t

= 0,88t

= 1,07t

V

= 0,88t

M

A

= 0,77t

Cálculo del Momento Flector Final

2 2 1 1 0 Final

M

X

M

X

M

M

=

+

+

tm

77

,

0

0

88

,

0

)

1

(

77

,

0

0

M

A

=

+

+

=

tm

M

C

=

0

+

(

0

.

77

)

(

1

)

+

0,88

(

2

)

=

1

tm

,28

0

,67)

1

(

,88

0

)

33

,

0

(

)

77

,

0

(

5

,

1

M

D

=

+

+

=

tm

0

M

B

=

(10)

Diagrama del Momento Flector Final

C

A

B

D

0,77

-1tm

-1tm

0,28tm

0tm

¾

Ejercicio Nº2:

Estructura con Tensor:

Datos:

E

b

= 210 t/cm

2

(11)

Sistema Isostático Fundamental

Diagrama de Cuerpo Libre

P

/Cargas

P

0

Cálculo de Reacciones

P

/Cargas

P

0

=>

+

=

=>

+

+

=>

=

t

m

m

m

m

m

m

t

m

m

m

m

10

12

2

10

8

6

1

R

12

P

6

8

q

10

R

0

M

A D D

t

7,20

R

D

=

( )

( )

=>

=

=>

+

=>

=

t

m

m

m

m

m

t

m

m

m

10

2

2

10

2

8

1

R

2

P

2

8

q

10

R

0

M

2 A 2 A D

t

2,80

R

A

=

Cálculo de los Momentos Flectores

P

/Cargas

P

0

0

M

0A

=

tm

m

5

60

2

R

M

0B

=

A

=

,

( )

tm

m

m

8

80

2

4

q

6

R

M

2 A 0 C

=

,

=

tm

m

4

2

P

M

0D

=

=

0

M

0E

=

(12)

( )

CD 2 2 BC

2

8

4

1

8

l

q

f

tm

m

m

t

f

=

=

=

=

( )

tm

m

m

t

f

8

8

8

1

8

l

q

2 2 BD

=

=

=

Diagrama de Momentos Flectores

P

/Cargas

P

0

Diagrama de Cuerpo Libre

P

/Carga

X

1

=

1

tm

Cálculo de Reacciones

P

/Carga

X

1

=

1

tm

=>

=

=

=>

=>

=

tm

m

m

m

10

1

10

X

R

X

10

R

0

M

1 D 1 D A

t

0,10

R

D

=

=>

=

=

=>

=>

=

tm

m

m

m

10

1

10

X

R

X

10

R

0

M

1 A 1 A D

t

0,10

R

A

=

Cálculo de los Momentos Flectores

P

/Carga

X

1

=

1

tm

tm

1

M

1A

=

tm

m

0

80

8

R

M

1 D B

=

=

,

(13)

tm

m

0

40

4

R

M

1C

=

D

=

,

0

M

1D

=

Diagrama de Momentos Flectores

P

/Carga

X

1

=

1

tm

Diagrama de Cuerpo Libre

P

/Carga

t

1

X

2

=

Cálculo de Reacciones

P

/Carga

t

1

X

2

=

=>

=

=

=>

=>

=

t

m

m

m

m

m

m

10

6

1

10

6

X

R

6

X

10

R

0

M

2 D 2 D A

t

0,60

R

D

=

=>

=

=

=>

=>

=

t

m

m

m

m

m

m

10

4

1

10

4

X

R

4

X

10

R

0

M

2 A 2 A D

t

0,40

R

A

=

Cálculo de los Momentos Flectores

P

/Carga

X

2

=

1

t

0

M

2A

=

tm

m

0

80

2

R

M

2 A B

=

=

,

tm

m

2

40

4

R

M

2C

=

D

=

,

0

M

2

=

(14)

Diagrama de Momentos Flectores

P

/Carga

X

2

=

1

t

Diagrama de Esfuerzos Normales

P

/Carga

X

2

=

1

t

Cálculo de las Deformaciones

δ

ij

Se trabajara con la siguiente expresión:

+

=

dx

dx

t e j i b j i 0 b ij

A

E

N

N

I

E

M

M

I

E

δ

Lo que es lo mismo:

+

=

dx

dx

t e j i 0 b ij j i ij

A

E

N

N

I

E

α

M

M

δ

Nota: El primer sumando corresponde a la estructura de hormigón y el segundo al tensor

de acero.

Cálculo de las Inercias:

(

)

3 4 AB

45000

12

30

0

20

0

I

=

,

m

,

m

=

cm

(

)

3 4 BE

208333

33

12

50

0

20

0

I

=

,

m

,

m

=

,

cm

Adoptando como

I

0

=

I

AB

=

45000

cm

4

(15)

0 ij ij

I

I

α

=

1,00

α

AB

=

=>

=

=

44 0 AB AB

45000

45000

I

I

α

cm

cm

4,63

α

,

BE

=

=>

=

=

4 4 0 BE BE

45000

33

208333

I

I

α

cm

cm

Sistema de Ecuaciones a utilizar

0

δ

X

δ

X

δ

0

δ

X

δ

X

δ

22 2 21 1 20 12 2 11 1 10

=

+

+

=

+

+

Cálculo del

δ

10

:

Barra l

(m)

α

ij

Diagramas Integración

Resolución

(t

2

m)

AB 3,60

1,00

1

6

(

2

0

,

8

+

1

)

5

,

6

3

,

6

- 8,736

BD 8,00

4,63

(

)

63

4

8

8

0

4

6

5

2

6

1

,

,

,

+

- 1,659

63

4

8

8

0

8

3

1

,

,

- 3,686

10 0 b

I

δ

E

- 14,081

(16)

Cálculo del

δ :

11

Barra l

(m)

α

ij

Diagramas Integración

Resolución

(t

2

m)

AB 3,60

1,00

1

6

(

2

+

2

0

,

8

+

2

0

,

8

0

,

8

)

3

,

6

2,928

BD 8,00

4,63

1

3

0

,

8

0

,

8

8

4

,

63

0,369

11 0 b

I

δ

E

3,297

Cálculo del

δ

12

=

δ

21

:

Barra l (m)

α

ij

Diagramas Integración

Resolución

(t

2

m)

AB 3,60

1,00

1

6

(

2

0

,

8

+

1

)

0

,

8

3

,

6

1,248

BC 4,00

4,63

(

)

4

4

63

4

2

4

0

2

8

0

4

0

4

2

8

0

8

0

8

0

2

6

1

,

,

,

,

,

,

,

,

,

+

+

+

0,783

CD 4,00

4,63

1

3

0

,

4

2

,

4

4

4

,

63

0,276

12 0 b

I

δ

E

2,307

(17)

Cálculo del

δ

20

:

Barra l (m)

α

ij

Diagramas Integración

Resolución

(t

2

m)

AB 3,60

1,00

1

3

0

,

8

5

,

6

3

,

6

- 5,376

BC 4,00

4,63

(

)

4

4

63

4

2

8

8

2

8

0

8

8

4

2

6

5

8

0

6

5

2

6

1

,

,

,

,

,

,

,

,

,

+

+

+

- 1,843

(

)

63

4

4

2

4

2

8

0

3

1

,

,

,

+

- 10,321

CD 4,00

4,63

(

)

63

4

4

4

2

4

8

8

2

6

1

,

,

,

+

- 4,700

63

4

4

4

2

2

3

1

,

,

- 1,382

20 0 b

I

δ

E

- 23,622

(18)

Cálculo del

δ :

22

Barra l

(m)

α

ij

Diagramas Integración

Resolución

(t

2

m)

AB 3,60 1,00

1

3

0

,

8

0

,

8

3

,

6

0,768

BC 4,00 4,63

(

)

4

4

,

63

4

,

2

4

,

2

2

8

,

0

4

,

2

4

,

2

8

,

0

8

,

0

8

,

0

2

6

1

+

+

+

2,400

CD 4,00 4,63

1

3

2

,

4

2

,

4

4

4

,

63

1,659

* 22 0 b

I

δ

E

4,827

Tensor 2,00

--- ** 22

2

00

,

2

1

1

=

=

δ

2

10

6

10

5

4

10

1

δ

I

E

** 22 0 b

=

,

0,1500

22 0 b

I

δ

E

4,977

Reemplazando los valores obtenidos en el sistema de ecuaciones queda:

0

4,977

X

2,307

X

23,622

0

2,307

X

3,297

X

14,081

2 1 2 1

=

+

+

=

+

+

=>

t

tm

4,095

X

1,406

X

2 1

=

=

(19)

Cálculo del Momento Flector Final

2 2 1 1 0 Final

M

X

M

X

M

M

=

+

+

tm

1,406

M

A

=

tm

1,20

4,095

0,80

1,406

0,80

5,60

M

B

=

=

tm

1,59

4,095

,40

2

1,406

0,40

0

8

8

M

C

= ,

=

tm

4,00

M

D

=

Diagrama del Momento Flector Final

Referencias

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