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Armaduras 3D

Ingresa los datos.

¿Desea ingresar los grados de libertad?

Nudos

NombreCoordenadasFuerzasDesplazamientosRestringido
xyzxyzxyzxyz
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3.5
0
0
0
0
0
0
0
-0.01
3.5
2
0
0
0
0
0
0
0
1.5
1.2
3
0
0
-25
0
0
0

Barras:

NombreViene deVa haciaElasticidadArea
20000000
0.002
20000000
0.002
20000000
0.002
20000000
0.002
20000000
0.002
20000000
0.002

Resultados:

¿Los grados de libertad restringidos van arriba?

Matrices locales de rigidez de cada elemento:

Selecciona las matrices que deseas visualizar, o desactiva la siguiente opción para no ver ninguna:

Matrices locales de rigidez en coordenadas locales:

Matrices de transformación:

Matrices locales de rigidez en coordenadas globales:

Para cada barra tenemos:

Barra: 1

Matriz local de rigidez en coordenadas locales:

k1k_{1}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas locales sin el factor EA
L - L - sin EA
12
10.29-0.29
2-0.290.29
==
Matriz local de rigidez en coordenadas locales con el factor EA
L - L - con EA
12
111428.57-11428.57
2-11428.5711428.57

Matrices de transformación para pasar de coordenadas locales a globales:

A=[Cα0Cβ0Cθ00Cα0Cβ0Cθ]= A = \begin{bmatrix} C_\alpha & 0\\ C_\beta & 0\\ C_\theta & 0\\ 0 & C_\alpha\\ 0 & C_\beta\\ 0 & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación
A
12
11.000.00
20.000.00
30.000.00
40.001.00
50.000.00
60.000.00
AT=[CαCβCθ000000CαCβCθ]= A^T = \begin{bmatrix} C_\alpha & C_\beta & C_\theta & 0 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 0 & C_\alpha & C_\beta & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación transpuesta
A^T
123456
11.000.000.000.000.000.00
20.000.000.001.000.000.00

Matrices locales de rigidez en coordenadas globales:

kGlobal1kGlobal_{1}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas globales sin el factor EA
L - L - sin EA
123456
10.290.000.00-0.290.000.00
20.000.000.000.000.000.00
30.000.000.000.000.000.00
4-0.290.000.000.290.000.00
50.000.000.000.000.000.00
60.000.000.000.000.000.00
==
Matriz local de rigidez en coordenadas globales con el factor EA
L - L - con EA
123456
GDL123456
1111428.570.000.00-11428.570.000.00
220.000.000.000.000.000.00
330.000.000.000.000.000.00
44-11428.570.000.0011428.570.000.00
550.000.000.000.000.000.00
660.000.000.000.000.000.00

Barra: 2

Matriz local de rigidez en coordenadas locales:

k2k_{2}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas locales sin el factor EA
L - L - sin EA
12
10.50-0.50
2-0.500.50
==
Matriz local de rigidez en coordenadas locales con el factor EA
L - L - con EA
12
120000.00-20000.00
2-20000.0020000.00

Matrices de transformación para pasar de coordenadas locales a globales:

A=[Cα0Cβ0Cθ00Cα0Cβ0Cθ]= A = \begin{bmatrix} C_\alpha & 0\\ C_\beta & 0\\ C_\theta & 0\\ 0 & C_\alpha\\ 0 & C_\beta\\ 0 & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación
A
12
10.000.00
21.000.00
30.000.00
40.000.00
50.001.00
60.000.00
AT=[CαCβCθ000000CαCβCθ]= A^T = \begin{bmatrix} C_\alpha & C_\beta & C_\theta & 0 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 0 & C_\alpha & C_\beta & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación transpuesta
A^T
123456
10.001.000.000.000.000.00
20.000.000.000.001.000.00

Matrices locales de rigidez en coordenadas globales:

kGlobal2kGlobal_{2}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas globales sin el factor EA
L - L - sin EA
123456
10.000.000.000.000.000.00
20.000.500.000.00-0.500.00
30.000.000.000.000.000.00
40.000.000.000.000.000.00
50.00-0.500.000.000.500.00
60.000.000.000.000.000.00
==
Matriz local de rigidez en coordenadas globales con el factor EA
L - L - con EA
123456
GDL456789
140.000.000.000.000.000.00
250.0020000.000.000.00-20000.000.00
360.000.000.000.000.000.00
470.000.000.000.000.000.00
580.00-20000.000.000.0020000.000.00
690.000.000.000.000.000.00

Barra: 3

Matriz local de rigidez en coordenadas locales:

k3k_{3}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas locales sin el factor EA
L - L - sin EA
12
10.25-0.25
2-0.250.25
==
Matriz local de rigidez en coordenadas locales con el factor EA
L - L - con EA
12
19922.78-9922.78
2-9922.789922.78

Matrices de transformación para pasar de coordenadas locales a globales:

A=[Cα0Cβ0Cθ00Cα0Cβ0Cθ]= A = \begin{bmatrix} C_\alpha & 0\\ C_\beta & 0\\ C_\theta & 0\\ 0 & C_\alpha\\ 0 & C_\beta\\ 0 & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación
A
12
10.870.00
20.500.00
30.000.00
40.000.87
50.000.50
60.000.00
AT=[CαCβCθ000000CαCβCθ]= A^T = \begin{bmatrix} C_\alpha & C_\beta & C_\theta & 0 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 0 & C_\alpha & C_\beta & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación transpuesta
A^T
123456
10.870.500.000.000.000.00
20.000.000.000.870.500.00

Matrices locales de rigidez en coordenadas globales:

kGlobal3kGlobal_{3}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas globales sin el factor EA
L - L - sin EA
123456
10.190.110.00-0.19-0.110.00
20.110.060.00-0.11-0.060.00
30.000.000.000.000.000.00
4-0.19-0.110.000.190.110.00
5-0.11-0.060.000.110.060.00
60.000.000.000.000.000.00
==
Matriz local de rigidez en coordenadas globales con el factor EA
L - L - con EA
123456
GDL123789
117480.254274.430.00-7480.25-4274.430.00
224274.432442.530.00-4274.43-2442.530.00
330.000.000.000.000.000.00
47-7480.25-4274.430.007480.254274.430.00
58-4274.43-2442.530.004274.432442.530.00
690.000.000.000.000.000.00

Barra: 4

Matriz local de rigidez en coordenadas locales:

k4k_{4}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas locales sin el factor EA
L - L - sin EA
12
10.28-0.28
2-0.280.28
==
Matriz local de rigidez en coordenadas locales con el factor EA
L - L - con EA
12
111228.69-11228.69
2-11228.6911228.69

Matrices de transformación para pasar de coordenadas locales a globales:

A=[Cα0Cβ0Cθ00Cα0Cβ0Cθ]= A = \begin{bmatrix} C_\alpha & 0\\ C_\beta & 0\\ C_\theta & 0\\ 0 & C_\alpha\\ 0 & C_\beta\\ 0 & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación
A
12
10.420.00
20.340.00
30.840.00
40.000.42
50.000.34
60.000.84
AT=[CαCβCθ000000CαCβCθ]= A^T = \begin{bmatrix} C_\alpha & C_\beta & C_\theta & 0 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 0 & C_\alpha & C_\beta & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación transpuesta
A^T
123456
10.420.340.840.000.000.00
20.000.000.000.420.340.84

Matrices locales de rigidez en coordenadas globales:

kGlobal4kGlobal_{4}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas globales sin el factor EA
L - L - sin EA
123456
10.050.040.10-0.05-0.04-0.10
20.040.030.08-0.04-0.03-0.08
30.100.080.20-0.10-0.08-0.20
4-0.05-0.04-0.100.050.040.10
5-0.04-0.03-0.080.040.030.08
6-0.10-0.08-0.200.100.080.20
==
Matriz local de rigidez en coordenadas globales con el factor EA
L - L - con EA
123456
GDL123101112
111990.901592.723981.81-1990.90-1592.72-3981.81
221592.721274.183185.44-1592.72-1274.18-3185.44
333981.813185.447963.61-3981.81-3185.44-7963.61
410-1990.90-1592.72-3981.811990.901592.723981.81
511-1592.72-1274.18-3185.441592.721274.183185.44
612-3981.81-3185.44-7963.613981.813185.447963.61

Barra: 5

Matriz local de rigidez en coordenadas locales:

k5k_{5}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas locales sin el factor EA
L - L - sin EA
12
10.26-0.26
2-0.260.26
==
Matriz local de rigidez en coordenadas locales con el factor EA
L - L - con EA
12
110526.32-10526.32
2-10526.3210526.32

Matrices de transformación para pasar de coordenadas locales a globales:

A=[Cα0Cβ0Cθ00Cα0Cβ0Cθ]= A = \begin{bmatrix} C_\alpha & 0\\ C_\beta & 0\\ C_\theta & 0\\ 0 & C_\alpha\\ 0 & C_\beta\\ 0 & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación
A
12
1-0.530.00
20.320.00
30.790.00
40.00-0.53
50.000.32
60.000.79
AT=[CαCβCθ000000CαCβCθ]= A^T = \begin{bmatrix} C_\alpha & C_\beta & C_\theta & 0 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 0 & C_\alpha & C_\beta & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación transpuesta
A^T
123456
1-0.530.320.790.000.000.00
20.000.000.00-0.530.320.79

Matrices locales de rigidez en coordenadas globales:

kGlobal5kGlobal_{5}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas globales sin el factor EA
L - L - sin EA
123456
10.07-0.04-0.11-0.070.040.11
2-0.040.030.070.04-0.03-0.07
3-0.110.070.160.11-0.07-0.16
4-0.070.040.110.07-0.04-0.11
50.04-0.03-0.07-0.040.030.07
60.11-0.07-0.16-0.110.070.16
==
Matriz local de rigidez en coordenadas globales con el factor EA
L - L - con EA
123456
GDL456101112
142915.88-1749.53-4373.82-2915.881749.534373.82
25-1749.531049.722624.291749.53-1049.72-2624.29
36-4373.822624.296560.724373.82-2624.29-6560.72
410-2915.881749.534373.822915.88-1749.53-4373.82
5111749.53-1049.72-2624.29-1749.531049.722624.29
6124373.82-2624.29-6560.72-4373.822624.296560.72

Barra: 6

Matriz local de rigidez en coordenadas locales:

k6k_{6}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas locales sin el factor EA
L - L - sin EA
12
10.27-0.27
2-0.270.27
==
Matriz local de rigidez en coordenadas locales con el factor EA
L - L - con EA
12
110830.61-10830.61
2-10830.6110830.61

Matrices de transformación para pasar de coordenadas locales a globales:

A=[Cα0Cβ0Cθ00Cα0Cβ0Cθ]= A = \begin{bmatrix} C_\alpha & 0\\ C_\beta & 0\\ C_\theta & 0\\ 0 & C_\alpha\\ 0 & C_\beta\\ 0 & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación
A
12
1-0.540.00
2-0.220.00
30.810.00
40.00-0.54
50.00-0.22
60.000.81
AT=[CαCβCθ000000CαCβCθ]= A^T = \begin{bmatrix} C_\alpha & C_\beta & C_\theta & 0 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 0 & C_\alpha & C_\beta & C_\theta\\ \end{bmatrix} =
Matriz de transformación transpuesta
A^T
123456
1-0.54-0.220.810.000.000.00
20.000.000.00-0.54-0.220.81

Matrices locales de rigidez en coordenadas globales:

kGlobal6kGlobal_{6}
=E imesA= E \ imes A
Matriz local de rigidez en coordenadas globales sin el factor EA
L - L - sin EA
123456
10.080.03-0.12-0.08-0.030.12
20.030.01-0.05-0.03-0.010.05
3-0.12-0.050.180.120.05-0.18
4-0.08-0.030.120.080.03-0.12
5-0.03-0.010.050.030.01-0.05
60.120.05-0.18-0.12-0.050.18
==
Matriz local de rigidez en coordenadas globales con el factor EA
L - L - con EA
123456
GDL789101112
173176.131270.45-4764.20-3176.13-1270.454764.20
281270.45508.18-1905.68-1270.45-508.181905.68
39-4764.20-1905.687146.304764.201905.68-7146.30
410-3176.13-1270.454764.203176.131270.45-4764.20
511-1270.45-508.181905.681270.45508.18-1905.68
6124764.201905.68-7146.30-4764.20-1905.687146.30

Orden de los grados de libertad:

El orden de los grados de libertad es el siguiente:

El programa tomará en cuenta el orden de los grados de libertad para el ordenamiento si es que se ingresaron en la tabla, de lo contrario, se tomará el orden por defecto.

Puedes invertir el orden, haciendo que los grados de libertad restringidos esten en la parte superior o en la parte inferior con la opción inicial de los resultados.

Orden de los grados de libertad
Grado de libertadRestringidoInterno
Node-a-xSi0
Node-a-ySi1
Node-a-zSi2
Node-b-xSi3
Node-b-ySi4
Node-b-zSi5
Node-c-zSi8
Node-c-xNo6
Node-c-yNo7
Node-d-xNo9
Node-d-yNo10
Node-d-zNo11

Ensamblando de la matriz globlal de rigideces:

Proceso de ensamblado de la matriz global de rigideces.

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
  5. 4
  6. 5
  7. 6
0
123456789101112
10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
20.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
30.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
40.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
50.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
60.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
70.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
80.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
90.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
110.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
120.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00

Ecuación global de rigidez del sistema:

La ecuación global de rigidez tiene la siguiente forma:

[F]=[K]⋅[U]\begin{bmatrix}F\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}K\end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix}U\end{bmatrix}

Cuyos valores numéricos correspondientes son los siguientes:

fGlobal
1
1F-a-x
2F-a-y
3F-a-z
4F-b-x
5F-b-y
6F-b-z
7F-c-z
80.00
90.00
100.00
110.00
12-25.00
==
kGlobal
123456789101112
120899.725867.153981.81-11428.570.000.000.00-7480.25-4274.43-1990.90-1592.72-3981.81
25867.153716.713185.440.000.000.000.00-4274.43-2442.53-1592.72-1274.18-3185.44
33981.813185.447963.610.000.000.000.000.000.00-3981.81-3185.44-7963.61
4-11428.570.000.0014344.45-1749.53-4373.820.000.000.00-2915.881749.534373.82
50.000.000.00-1749.5321049.722624.290.000.00-20000.001749.53-1049.72-2624.29
60.000.000.00-4373.822624.296560.720.000.000.004373.82-2624.29-6560.72
70.000.000.000.000.000.007146.30-4764.20-1905.684764.201905.68-7146.30
8-7480.25-4274.430.000.000.000.00-4764.2010656.385544.88-3176.13-1270.454764.20
9-4274.43-2442.530.000.00-20000.000.00-1905.685544.8822950.71-1270.45-508.181905.68
10-1990.90-1592.72-3981.81-2915.881749.534373.824764.20-3176.13-1270.458082.911113.65-5156.21
11-1592.72-1274.18-3185.441749.53-1049.72-2624.291905.68-1270.45-508.181113.652832.073904.06
12-3981.81-3185.44-7963.614373.82-2624.29-6560.72-7146.304764.201905.68-5156.213904.0621670.63
⋅\cdot
uGlobal
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
6-0.01
70.00
8U-c-x
9U-c-y
10U-d-x
11U-d-y
12U-d-z

Separando la ecuación global de rigidez:

Se puede definir la ecuación matricial de rigidez de una forma más reducida:

[FrFu]=[KrrKruKurKuu]⋅[UrUu]\begin{bmatrix} F_r\\F_u \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} K_{rr} & K_{ru} \\ K_{ur} & K_{uu} \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} U_r\\U_u \end{bmatrix}

Se forman las siguientes matrices de rigidez:

Fu
1
10.00
20.00
30.00
40.00
5-25.00
Fr
1
1F-a-x
2F-a-y
3F-a-z
4F-b-x
5F-b-y
6F-b-z
7F-c-z
==
Krr
1234567
120899.725867.153981.81-11428.570.000.000.00
25867.153716.713185.440.000.000.000.00
33981.813185.447963.610.000.000.000.00
4-11428.570.000.0014344.45-1749.53-4373.820.00
50.000.000.00-1749.5321049.722624.290.00
60.000.000.00-4373.822624.296560.720.00
70.000.000.000.000.000.007146.30
Kur
1234567
1-7480.25-4274.430.000.000.000.00-4764.20
2-4274.43-2442.530.000.00-20000.000.00-1905.68
3-1990.90-1592.72-3981.81-2915.881749.534373.824764.20
4-1592.72-1274.18-3185.441749.53-1049.72-2624.291905.68
5-3981.81-3185.44-7963.614373.82-2624.29-6560.72-7146.30
Kru
12345
1-7480.25-4274.43-1990.90-1592.72-3981.81
2-4274.43-2442.53-1592.72-1274.18-3185.44
30.000.00-3981.81-3185.44-7963.61
40.000.00-2915.881749.534373.82
50.00-20000.001749.53-1049.72-2624.29
60.000.004373.82-2624.29-6560.72
7-4764.20-1905.684764.201905.68-7146.30
Kuu
12345
110656.385544.88-3176.13-1270.454764.20
25544.8822950.71-1270.45-508.181905.68
3-3176.13-1270.458082.911113.65-5156.21
4-1270.45-508.181113.652832.073904.06
54764.201905.68-5156.213904.0621670.63
⋅\cdot
Uu
1
1U-c-x
2U-c-y
3U-d-x
4U-d-y
5U-d-z
Ur
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
6-0.01
70.00

Solución de los desplazamientos no restringidos:

Se resuelve el sistema de ecuaciones matricial para obtener los desplazamientos.

[Uu]=[Kuu]−1⋅{[Fu]−[Kur]⋅[Ur]}\begin{bmatrix} U_u \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} K_{uu} \end{bmatrix}^{-1} \cdot \{ \begin{bmatrix} F_u \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} K_{ur} \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} U_r \end{bmatrix} \}

Entonces se tiene la siguiente ecuación:

Uu
1
1U-c-x
2U-c-y
3U-d-x
4U-d-y
5U-d-z
==
Kuu
12345
110656.385544.88-3176.13-1270.454764.20
25544.8822950.71-1270.45-508.181905.68
3-3176.13-1270.458082.911113.65-5156.21
4-1270.45-508.181113.652832.073904.06
54764.201905.68-5156.213904.0621670.63
−1^{-1}
⋅{\cdot \{
Fu
1
10.00
20.00
30.00
40.00
5-25.00
−-
Kur
1234567
1-7480.25-4274.430.000.000.000.00-4764.20
2-4274.43-2442.530.000.00-20000.000.00-1905.68
3-1990.90-1592.72-3981.81-2915.881749.534373.824764.20
4-1592.72-1274.18-3185.441749.53-1049.72-2624.291905.68
5-3981.81-3185.44-7963.614373.82-2624.29-6560.72-7146.30
⋅\cdot
Ur
1
1U-c-x
2U-c-y
3U-d-x
4U-d-y
5U-d-z
}\}

Resolviendo se obtiene:

Uu
1
1U-c-x
2U-c-y
3U-d-x
4U-d-y
5U-d-z
==
UuSolved
1
10.00
2-0.00
30.01
4-0.01
5-0.00

Solución de las fuerzas restringidas:

Se despeja de la ecuacion global de rigidez las fuerzas restringidas:

[Fr]=[Kru]⋅[Uu]+[Krr]⋅[Ur]\begin{bmatrix} F_r \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} K_{ru} \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} U_{u} \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} K_{rr} \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} U_{r} \end{bmatrix}

Entonces se tiene la siguiente ecuación:

Fr
1
1F-a-x
2F-a-y
3F-a-z
4F-b-x
5F-b-y
6F-b-z
7F-c-z
==
Kru
12345
1-7480.25-4274.43-1990.90-1592.72-3981.81
2-4274.43-2442.53-1592.72-1274.18-3185.44
30.000.00-3981.81-3185.44-7963.61
40.000.00-2915.881749.534373.82
50.00-20000.001749.53-1049.72-2624.29
60.000.004373.82-2624.29-6560.72
7-4764.20-1905.684764.201905.68-7146.30
⋅\cdot
USolved
1
10.00
2-0.00
30.01
4-0.01
5-0.00
++
Krr
1234567
120899.725867.153981.81-11428.570.000.000.00
25867.153716.713185.440.000.000.000.00
33981.813185.447963.610.000.000.000.00
4-11428.570.000.0014344.45-1749.53-4373.820.00
50.000.000.00-1749.5321049.722624.290.00
60.000.000.00-4373.822624.296560.720.00
70.000.000.000.000.000.007146.30
⋅\cdot
Ur
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
6-0.01
70.00

Resolviendo se obtiene:

Fr
1
1F-a-x
2F-a-y
3F-a-z
4F-b-x
5F-b-y
6F-b-z
7F-c-z
==
FrSolved
1
1-2.86
20.00
314.29
42.86
5-0.00
6-4.29
715.00

Fin de los resultados!

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