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eder3232

Porticos 2D

Ingresa los datos:

¿Desea ingresar los grados de libertad?

Nudos

NombreCoordenadasFuerzaDesplazamientoRestringido
xyxyzxyzxyz
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3.5
0
0
0
0
0
0
5
3.5
5
0
0
0
0
0
5
0
0
0
0
0
0
0
Momentos de empotramiento perfecto
NombreNudos de referenciaPropiedadesIJEditar
Viene deVa haciaElasticidadAreaInerciaxyzxyz
2173706.5119
0.09
0.0007
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
2173706.5119
0.15
0.0031
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
2173706.5119
0.09
0.0007
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Puedes cambiar las propiedades de todas las vigas o columnas aquí:Cambiar propiedades para todas las vigas:
Cambiar propiedades para todas las columnas:

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:

Matrices de transformación:

Para cada barra tenemos:

Barra: e1

Matriz local de rigidez en coordenadas locales:

kLocale1kLocal_{e1}
=E imesA= E \ imes A
L - L
123456
155895.310.000.00-55895.310.000.00
20.00410.66718.650.00-410.66718.65
30.00718.651676.860.00-718.65838.43
4-55895.310.000.0055895.310.000.00
50.00-410.66-718.650.00410.66-718.65
60.00718.65838.430.00-718.651676.86
Matriz local de rigidez en coordenadas locales

Matrices de transformación para pasar de coordenadas locales a globales:

A=[Cx0Cy00Cx0Cy]= A = \begin{bmatrix} C_x & 0\\ C_y & 0\\ 0 & C_x\\ 0 & C_y \end{bmatrix} =
A
123456
10.001.000.000.000.000.00
2-1.000.000.000.000.000.00
30.000.001.000.000.000.00
40.000.000.000.001.000.00
50.000.000.00-1.000.000.00
60.000.000.000.000.001.00
Matriz de transformación
AT=[CxCy0000CxCy]= A^T = \begin{bmatrix} C_x & C_y & 0 & 0\\ 0 & 0 & C_x & C_y\\ \end{bmatrix} =
ATA^T
123456
10.00-1.000.000.000.000.00
21.000.000.000.000.000.00
30.000.001.000.000.000.00
40.000.000.000.00-1.000.00
50.000.000.001.000.000.00
60.000.000.000.000.001.00
Matriz de transformación transpuesta

Matriz local de rigidez en coordenadas globales:

kGlobale1kGlobal_{e1}
==
L - G
123456
1410.660.00-718.65-410.660.00-718.65
20.0055895.310.000.00-55895.310.00
3-718.650.001676.86718.650.00838.43
4-410.660.00718.65410.660.00718.65
50.00-55895.310.000.0055895.310.00
6-718.650.00838.43718.650.001676.86
Matriz local de rigidez en coordenadas globales

Barra: e2

Matriz local de rigidez en coordenadas locales:

kLocale2kLocal_{e2}
=E imesA= E \ imes A
L - L
123456
165211.200.000.00-65211.200.000.00
20.00652.111630.280.00-652.111630.28
30.001630.285434.270.00-1630.282717.13
4-65211.200.000.0065211.200.000.00
50.00-652.11-1630.280.00652.11-1630.28
60.001630.282717.130.00-1630.285434.27
Matriz local de rigidez en coordenadas locales

Matrices de transformación para pasar de coordenadas locales a globales:

A=[Cx0Cy00Cx0Cy]= A = \begin{bmatrix} C_x & 0\\ C_y & 0\\ 0 & C_x\\ 0 & C_y \end{bmatrix} =
A
123456
11.000.000.000.000.000.00
20.001.000.000.000.000.00
30.000.001.000.000.000.00
40.000.000.001.000.000.00
50.000.000.000.001.000.00
60.000.000.000.000.001.00
Matriz de transformación
AT=[CxCy0000CxCy]= A^T = \begin{bmatrix} C_x & C_y & 0 & 0\\ 0 & 0 & C_x & C_y\\ \end{bmatrix} =
ATA^T
123456
11.000.000.000.000.000.00
20.001.000.000.000.000.00
30.000.001.000.000.000.00
40.000.000.001.000.000.00
50.000.000.000.001.000.00
60.000.000.000.000.001.00
Matriz de transformación transpuesta

Matriz local de rigidez en coordenadas globales:

kGlobale2kGlobal_{e2}
==
L - G
123456
165211.200.000.00-65211.200.000.00
20.00652.111630.280.00-652.111630.28
30.001630.285434.270.00-1630.282717.13
4-65211.200.000.0065211.200.000.00
50.00-652.11-1630.280.00652.11-1630.28
60.001630.282717.130.00-1630.285434.27
Matriz local de rigidez en coordenadas globales

Barra: e3

Matriz local de rigidez en coordenadas locales:

kLocale3kLocal_{e3}
=E imesA= E \ imes A
L - L
123456
155895.310.000.00-55895.310.000.00
20.00410.66718.650.00-410.66718.65
30.00718.651676.860.00-718.65838.43
4-55895.310.000.0055895.310.000.00
50.00-410.66-718.650.00410.66-718.65
60.00718.65838.430.00-718.651676.86
Matriz local de rigidez en coordenadas locales

Matrices de transformación para pasar de coordenadas locales a globales:

A=[Cx0Cy00Cx0Cy]= A = \begin{bmatrix} C_x & 0\\ C_y & 0\\ 0 & C_x\\ 0 & C_y \end{bmatrix} =
A
123456
10.00-1.000.000.000.000.00
21.000.000.000.000.000.00
30.000.001.000.000.000.00
40.000.000.000.00-1.000.00
50.000.000.001.000.000.00
60.000.000.000.000.001.00
Matriz de transformación
AT=[CxCy0000CxCy]= A^T = \begin{bmatrix} C_x & C_y & 0 & 0\\ 0 & 0 & C_x & C_y\\ \end{bmatrix} =
ATA^T
123456
10.001.000.000.000.000.00
2-1.000.000.000.000.000.00
30.000.001.000.000.000.00
40.000.000.000.001.000.00
50.000.000.00-1.000.000.00
60.000.000.000.000.001.00
Matriz de transformación transpuesta

Matriz local de rigidez en coordenadas globales:

kGlobale3kGlobal_{e3}
==
L - G
123456
1410.660.00718.65-410.660.00718.65
20.0055895.310.000.00-55895.310.00
3718.650.001676.86-718.650.00838.43
4-410.660.00-718.65410.660.00-718.65
50.00-55895.310.000.0055895.310.00
6718.650.00838.43-718.650.001676.86
Matriz local de rigidez en coordenadas globales

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 estén 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-v1-xSi0
Node-v1-ySi1
Node-v1-zSi2
Node-v4-xSi9
Node-v4-ySi10
Node-v4-zSi11
Node-v2-xNo3
Node-v2-yNo4
Node-v2-zNo5
Node-v3-xNo6
Node-v3-yNo7
Node-v3-zNo8

Ensamblando de la matriz global de rigideces:

Proceso de ensamblado de la matriz global de rigideces.

  1. 0
  2. e1
  3. e2
  4. e3
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]+[FE]\begin{bmatrix}F\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}K\end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix}U\end{bmatrix} + \begin{bmatrix} F^E \end{bmatrix}

Cuyos valores numéricos correspondientes son los siguientes:

FGlobalF_{Global}
1
1F-v1-x
2F-v1-y
3F-v1-z
4F-v4-x
5F-v4-y
6F-v4-z
70.00
80.00
90.00
105.00
110.00
120.00
==
KGlobalK_{Global}
123456789101112
1410.660.00-718.650.000.000.00-410.660.00-718.650.000.000.00
20.0055895.310.000.000.000.000.00-55895.310.000.000.000.00
3-718.650.001676.860.000.000.00718.650.00838.430.000.000.00
40.000.000.00410.660.00-718.650.000.000.00-410.660.00-718.65
50.000.000.000.0055895.310.000.000.000.000.00-55895.310.00
60.000.000.00-718.650.001676.860.000.000.00718.650.00838.43
7-410.660.00718.650.000.000.0065621.850.00718.65-65211.200.000.00
80.00-55895.310.000.000.000.000.0056547.421630.280.00-652.111630.28
9-718.650.00838.430.000.000.00718.651630.287111.130.00-1630.282717.13
100.000.000.00-410.660.00718.65-65211.200.000.0065621.850.00718.65
110.000.000.000.00-55895.310.000.00-652.11-1630.280.0056547.42-1630.28
120.000.000.00-718.650.00838.430.001630.282717.13718.65-1630.287111.13
⋅\cdot
UGlobalU_{Global}
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
7U-v2-x
8U-v2-y
9U-v2-z
10U-v3-x
11U-v3-y
12U-v3-z
++
FEF^E
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
110.00
120.00

Separando la ecuación global de rigidez:

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

[FrFu]=[KrrKruKurKuu]⋅[UrUu]+[FrEFuE]\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} + \begin{bmatrix} F_r^E\\ F_u^E \end{bmatrix}

Se forman las siguientes matrices de rigidez:

Fu
1
10.00
20.00
30.00
45.00
50.00
60.00
Fr
1
1F-v1-x
2F-v1-y
3F-v1-z
4F-v4-x
5F-v4-y
6F-v4-z
==
Krr
123456
1410.660.00-718.650.000.000.00
20.0055895.310.000.000.000.00
3-718.650.001676.860.000.000.00
40.000.000.00410.660.00-718.65
50.000.000.000.0055895.310.00
60.000.000.00-718.650.001676.86
Kur
123456
1-410.660.00718.650.000.000.00
20.00-55895.310.000.000.000.00
3-718.650.00838.430.000.000.00
40.000.000.00-410.660.00718.65
50.000.000.000.00-55895.310.00
60.000.000.00-718.650.00838.43
Kru
123456
1-410.660.00-718.650.000.000.00
20.00-55895.310.000.000.000.00
3718.650.00838.430.000.000.00
40.000.000.00-410.660.00-718.65
50.000.000.000.00-55895.310.00
60.000.000.00718.650.00838.43
Kuu
123456
165621.850.00718.65-65211.200.000.00
20.0056547.421630.280.00-652.111630.28
3718.651630.287111.130.00-1630.282717.13
4-65211.200.000.0065621.850.00718.65
50.00-652.11-1630.280.0056547.42-1630.28
60.001630.282717.13718.65-1630.287111.13
⋅\cdot
Uu
1
1U-v2-x
2U-v2-y
3U-v2-z
4U-v3-x
5U-v3-y
6U-v3-z
Ur
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
++
FuEF_u^E
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
FrEF_r^E
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00

Solución de los desplazamientos no restringidos:

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

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

Entonces se tiene la siguiente ecuación:

UuU_u
1
1U-v2-x
2U-v2-y
3U-v2-z
4U-v3-x
5U-v3-y
6U-v3-z
==
KuuK_{uu}
123456
165621.850.00718.65-65211.200.000.00
20.0056547.421630.280.00-652.111630.28
3718.651630.287111.130.00-1630.282717.13
4-65211.200.000.0065621.850.00718.65
50.00-652.11-1630.280.0056547.42-1630.28
60.001630.282717.13718.65-1630.287111.13
−1^{-1}
⋅{\cdot \{
FuF_u
1
10.00
20.00
30.00
45.00
50.00
60.00
−-
FuEF_u^E
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
−-
KurK_{ur}
123456
1-410.660.00718.650.000.000.00
20.00-55895.310.000.000.000.00
3-718.650.00838.430.000.000.00
40.000.000.00-410.660.00718.65
50.000.000.000.00-55895.310.00
60.000.000.00-718.650.00838.43
⋅\cdot
UrU_{r}
1
1U-v2-x
2U-v2-y
3U-v2-z
4U-v3-x
5U-v3-y
6U-v3-z
}\}

Resolviendo se obtiene:

UuU_{u}
1
1U-v2-x
2U-v2-y
3U-v2-z
4U-v3-x
5U-v3-y
6U-v3-z
==
UuSolvedU_{u}Solved
1
10.006982
20.000030
3-0.000519
40.007020
5-0.000030
6-0.000525

Solución de las fuerzas restringidas:

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

[Fr]=[Kru]⋅[Uu]+[Krr]⋅[Ur]+[FrE]\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} + \begin{bmatrix} F_{r}^E \end{bmatrix}

Entonces se tiene la siguiente ecuación:

FrF_{r}
1
1F-v1-x
2F-v1-y
3F-v1-z
4F-v4-x
5F-v4-y
6F-v4-z
==
KruK_{ru}
123456
1-410.660.00-718.650.000.000.00
20.00-55895.310.000.000.000.00
3718.650.00838.430.000.000.00
40.000.000.00-410.660.00-718.65
50.000.000.000.00-55895.310.00
60.000.000.00718.650.00838.43
⋅\cdot
UuSolvedU_{u}Solved
1
10.01
20.00
3-0.00
40.01
5-0.00
6-0.00
++
KrrK_{rr}
123456
1410.660.00-718.650.000.000.00
20.0055895.310.000.000.000.00
3-718.650.001676.860.000.000.00
40.000.000.00410.660.00-718.65
50.000.000.000.0055895.310.00
60.000.000.00-718.650.001676.86
⋅\cdot
UrU_{r}
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
++
FrEF_{r}^E
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00

Resolviendo se obtiene:

FrF_{r}
1
1F-v1-x
2F-v1-y
3F-v1-z
4F-v4-x
5F-v4-y
6F-v4-z
==
FrSolvedF_{r}Solved
1
1-2.49
2-1.66
34.58
4-2.51
51.66
64.60

Fuerzas internas de cada elemento:

Se obtienen las fuerzas internas de cada elemento con los desplazamientos obtenidos.

Fuerzas internas del elemento: e1

[F‾]e1=[K‾]e1×[A]×[U]e1+[F‾E]e1=[\overline{F}]_{e1}=[\overline{K}]_{e1} \times [A] \times [U]_{e1} + [\overline{F}^E]_{e1}=
K‾e1\overline{K}_{e1}
123456
155895.310.000.00-55895.310.000.00
20.00410.66718.650.00-410.66718.65
30.00718.651676.860.00-718.65838.43
4-55895.310.000.0055895.310.000.00
50.00-410.66-718.650.00410.66-718.65
60.00718.65838.430.00-718.651676.86
×\times
Ae1A_{e1}
123456
10.001.000.000.000.000.00
2-1.000.000.000.000.000.00
30.000.001.000.000.000.00
40.000.000.000.001.000.00
50.000.000.00-1.000.000.00
60.000.000.000.000.001.00
×\times
Ue1U_{e1}
1
10.00
20.00
30.00
40.01
50.00
6-0.00
++
F‾e1E\overline{F}_{e1}^E
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
==
F‾e1\overline{F}_{e1}
1
1-1.66
22.49
34.58
41.66
5-2.49
64.15

Diagrama de fuerza cortante:

Diagrama de momento flector:

Fuerzas internas del elemento: e2

[F‾]e2=[K‾]e2×[A]×[U]e2+[F‾E]e2=[\overline{F}]_{e2}=[\overline{K}]_{e2} \times [A] \times [U]_{e2} + [\overline{F}^E]_{e2}=
K‾e2\overline{K}_{e2}
123456
165211.200.000.00-65211.200.000.00
20.00652.111630.280.00-652.111630.28
30.001630.285434.270.00-1630.282717.13
4-65211.200.000.0065211.200.000.00
50.00-652.11-1630.280.00652.11-1630.28
60.001630.282717.130.00-1630.285434.27
×\times
Ae2A_{e2}
123456
11.000.000.000.000.000.00
20.001.000.000.000.000.00
30.000.001.000.000.000.00
40.000.000.001.000.000.00
50.000.000.000.001.000.00
60.000.000.000.000.001.00
×\times
Ue2U_{e2}
1
10.01
20.00
3-0.00
40.01
5-0.00
6-0.00
++
F‾e2E\overline{F}_{e2}^E
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
==
F‾e2\overline{F}_{e2}
1
1-2.49
2-1.66
3-4.15
42.49
51.66
6-4.16

Diagrama de fuerza cortante:

Diagrama de momento flector:

Fuerzas internas del elemento: e3

[F‾]e3=[K‾]e3×[A]×[U]e3+[F‾E]e3=[\overline{F}]_{e3}=[\overline{K}]_{e3} \times [A] \times [U]_{e3} + [\overline{F}^E]_{e3}=
K‾e3\overline{K}_{e3}
123456
155895.310.000.00-55895.310.000.00
20.00410.66718.650.00-410.66718.65
30.00718.651676.860.00-718.65838.43
4-55895.310.000.0055895.310.000.00
50.00-410.66-718.650.00410.66-718.65
60.00718.65838.430.00-718.651676.86
×\times
Ae3A_{e3}
123456
10.00-1.000.000.000.000.00
21.000.000.000.000.000.00
30.000.001.000.000.000.00
40.000.000.000.00-1.000.00
50.000.000.001.000.000.00
60.000.000.000.000.001.00
×\times
Ue3U_{e3}
1
10.01
2-0.00
3-0.00
40.00
50.00
60.00
++
F‾e3E\overline{F}_{e3}^E
1
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
==
F‾e3\overline{F}_{e3}
1
11.66
22.51
34.16
4-1.66
5-2.51
64.60

Diagrama de fuerza cortante:

Diagrama de momento flector:

Gráficos:

Gráficos de los resultados:

Diagrama de fuerza cortante:

Diagrama de momento flector:

Fin de los resultados!

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