DESARROLLO DE HERRAMIENTAS - FI-UAEMex
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114 ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS RETICULARES Figura II.3.15 Fuerzas de empotramiento de la barra 2. Con base en las fuerzas de empotramiento, las fuerzas de fijación en la estructura son: Figura II.3.16 Obtención de las fuerzas de fijación. Después de realizar la suma vectorial de momentos y cortantes se tiene el siguiente vector de fuerzas: ⎧ 1. 63⎫ ⎧M x1 ⎫ ⎪ ⎪ ⎪ 3. 06 ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ M y1 ⎪ ⎪− 7. 56⎪ ⎪ F ⎪ z1 { F ef } = ⎨ ⎬ = ⎨ ⎬ ⎪ 0 ⎪ ⎪M x2 ⎪ ⎪− 4 ⎪ ⎪M ⎪ y2 ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎩ − 6 ⎪⎭ ⎪⎩ Fz 2 ⎪⎭ Estado II (fuerzas en los nudos). Dado que se cuenta con dos nudos libres, existen seis grados de libertad asociados a seis desplazamientos posibles, para ello se considera la siguiente numeración con el objeto de identificar las columnas en las matrices de continuidad de cada elemento. Sea: ⎧ϕ X 1 ⎫ →1 ⎪ ⎪ ⎪ ϕY1 ⎪ →2 ⎪ d ⎪ Z1 →3 ⎨ ⎬ ⎪ϕ X 2 ⎪ →4 ⎪ϕ ⎪ Y 2 →5 ⎪ ⎪ ⎪⎩ dZ 2 ⎪⎭ →6 DESARROLLO DE HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL PARA SU USO DESDE LA INTERNET
ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS RETICULARES 115 Las matrices de continuidad se obtendrán con la ecuación (II.3.26). Para la barra 1, con β = 60 °, se tiene que la matriz de continuidad esta compuesta de tres columnas ya que están asociadas a su único extremo final libre. [ A] 1 ⎡ 0 ⎢ ⎢ − 0. 866 = ⎢− 0. 866 ⎢ ⎣ 0. 5 1 0 0. 5 0. 5 2 0. 866 3 0. 25⎤ 0. 5 ⎥ ⎥ 0. 25⎥ ⎥ 0 ⎦ Para la barra 2, β = 0 º , con dos nudos libres, su matriz comprende los seis grados de libertad de la estructura: [ A] 2 1 ⎡ 0 ⎢ ⎢ 0 = ⎢ 0 ⎢ ⎣-1 2 1 1 0 0 3 − 0. 25 − 0. 5 − 0. 25 0 4 0 0 0 1 5 6 0 0. 25⎤ 1 0. 5 ⎥ ⎥ 1 0. 25⎥ ⎥ 0 0 ⎦ Para la barra 3, con β = 90 °, que tan sólo presenta tres columnas debido a su extremo final libre: 4 5 6 ⎡ 0 ⎢ [ ] ⎢ −1 A 3 = ⎢−1 ⎢ ⎣ 0 0 0 0 1 0. 25⎤ 0. 5 ⎥ ⎥ 0. 25⎥ ⎥ 0 ⎦ Aplicando el algoritmo expuesto, de la ecuación (II.3.21) para sección constante, la matriz diagonal k es: ⎡0. 5 ⎢ ⎤ ⎥ [ k] = ⎢ ⎥EI ⎢ ⎢ ⎣ 0. 5 0. 5 ⎥ ⎥ 0. 125⎦ Resolviendo la multiplicación de la matriz transpuesta de continuidad por la matriz anterior y este producto a su vez por la matriz de continuidad se tiene la matriz de rigideces de toda la estructura es: [K] = [A] T [k][A] ϕX1 ϕY1 dZ1 ϕX2 ϕY2 dZ2 DESARROLLO DE HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL PARA SU USO DESDE LA INTERNET
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ANÁLISIS MATRICIAL <strong>DE</strong> ESTRUCTURAS RETICULARES 115<br />
Las matrices de continuidad se obtendrán con la ecuación (II.3.26).<br />
Para la barra 1, con β = 60 °, se tiene que la matriz de continuidad esta compuesta de tres<br />
columnas ya que están asociadas a su único extremo final libre.<br />
[ A]<br />
1<br />
⎡ 0<br />
⎢<br />
⎢<br />
− 0.<br />
866<br />
=<br />
⎢−<br />
0.<br />
866<br />
⎢<br />
⎣ 0.<br />
5<br />
1<br />
0<br />
0.<br />
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0.<br />
5<br />
2<br />
0.<br />
866<br />
3<br />
0.<br />
25⎤<br />
0.<br />
5<br />
⎥<br />
⎥<br />
0.<br />
25⎥<br />
⎥<br />
0 ⎦<br />
Para la barra 2, β = 0 º , con dos nudos libres, su matriz comprende los seis grados de<br />
libertad de la estructura:<br />
[ A]<br />
2<br />
1<br />
⎡ 0<br />
⎢<br />
⎢<br />
0<br />
=<br />
⎢ 0<br />
⎢<br />
⎣-1<br />
2<br />
1<br />
1<br />
0<br />
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3<br />
− 0.<br />
25<br />
− 0.<br />
5<br />
− 0.<br />
25<br />
0<br />
4<br />
0<br />
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1<br />
5 6<br />
0 0.<br />
25⎤<br />
1 0.<br />
5<br />
⎥<br />
⎥<br />
1 0.<br />
25⎥<br />
⎥<br />
0 0 ⎦<br />
Para la barra 3, con β = 90 °, que tan sólo presenta tres columnas debido a su extremo final<br />
libre:<br />
4 5 6<br />
⎡ 0<br />
⎢<br />
[ ] ⎢<br />
−1<br />
A 3 =<br />
⎢−1<br />
⎢<br />
⎣ 0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
0.<br />
25⎤<br />
0.<br />
5<br />
⎥<br />
⎥<br />
0.<br />
25⎥<br />
⎥<br />
0 ⎦<br />
Aplicando el algoritmo expuesto, de la ecuación (II.3.21) para sección constante, la matriz<br />
diagonal k es:<br />
⎡0.<br />
5<br />
⎢<br />
⎤<br />
⎥<br />
[ k]<br />
= ⎢<br />
⎥EI<br />
⎢<br />
⎢<br />
⎣<br />
0.<br />
5<br />
0.<br />
5<br />
⎥<br />
⎥<br />
0.<br />
125⎦<br />
Resolviendo la multiplicación de la matriz transpuesta de continuidad por la matriz anterior<br />
y este producto a su vez por la matriz de continuidad se tiene la matriz de rigideces de toda<br />
la estructura es: [K] = [A] T [k][A]<br />
ϕX1 ϕY1 dZ1 ϕX2 ϕY2 dZ2<br />
<strong><strong>DE</strong>SARROLLO</strong> <strong>DE</strong> <strong>HERRAMIENTAS</strong> <strong>DE</strong> ANÁLISIS ESTRUCTURAL<br />
PARA SU USO <strong>DE</strong>S<strong>DE</strong> LA INTERNET