MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

32

description

EJERCICIOS DE ESTRUCTURAS..

Transcript of MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

Page 1: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA
Page 2: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

ECUACIÓN DE LA CURVA ELÁSTICA OMÉTODO DE LA DOBLE INTEGRACIÓN

1. Nosotros conocemos que la curvatura de la viga recta, cuando se somete a un momento flexionante, el material de la viga se deforma, dando como resultado una curvatura de la viga, verificándose bajo ciertas condiciones supuestas establecidas:

CURVATURA: …(I)

FORMULA DE LA ESCUADRÍA: Obtención de los esfuerzos flexiónantes en vigas.

a)Los planos transversales antes de la flexión permanecen transversales después de la flexión, esto es, no hay torcedura.

b)El material de la viga es homogéneo e isótropo y obedece la ley de Hooke. Aquí suponemos que “E” es la misma para tracción que para compresión.

c) La viga es recta y tiene una sección transversal constante prismática.

d)Las cargas no ocasionarán ni tracción ni pandeo de la viga. Esta condición se cumple, si el plano de las cargas contiene al eje de simetría de la sección transversal y si las cargas están en este plano.

e)La carga aplicada es un momento flexionante puro.

2. Debido a que “M” varía a lo largo del claro de la viga, la curvatura obviamente tendería a variar. En consecuencia, sería bastante difícil y pesado determinar la forma completa de la curva elástica en todas las circunstancias. Por lo tanto así es necesario expresar la forma de la curva

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 1

1ρ=MEI

σ=MyI

Page 3: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

elástica en términos de sus coordenadas rectangulares x , y , si vamos a usar las condiciones de pendiente y flexión.

Consideremos la curva de la figura, que se supone representa un segmento de la línea elástica de la viga. A una distancia “x ”de un punto de referencia, digamos el punto “O” , el soporte, un incremento de “dL , tendrá un cambio de pendiente de un extremo al otro de “dθ” . Así, dL=ρdθ

De la cual obtenemos:

…(II)

Para ángulos pequeños (esto es flexiones pequeñas):

y

Analizando estas últimas expresiones en (II), tendremos:

…( )α

…(III)

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 2

dθdL

=1ρ

dydx

=tanθ=θ dL≈dx

dθdL

=dθdx

= ddx ( dydx )=d2 y

d x2

dθdL

=d2 yd x2

d2 yd x2

=1ρ

d2 yd x2

= MEI

(α )⟶ ( II ) :

( III )⟶ ( II ):

Page 4: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

ECUACIÓN DE LA CURVA ELÁSTICA DE LA VIGA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Ordenando:

Expresión del cortante (V ): Derivando la expresión (A)

Tomando extremos:

Expresión de la carga ( p): Derivando la expresión (a)

Tomando extremos:

3. CONVENCIÓN DE SIGNOS:

GIRO(θ)

ANTIHORARIO (+)

HORARIO (-)

FLECHA(δ )

(+) POSITIVO

(-) NEGATIVO

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 3

M=EId2 yd x2

…(A)

V=dMdx V=EI

d3 yd x3

M=EId3 yd x3

…(a)

p=dVdx

p=EId 4 yd x4

p=EId 4 yd x4

…(b)

Page 5: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

EJERCICIO 01.

Si una fuerza de 50Kg se aplica en el extremo de la viga ¿Qué parte de esta carga soportará el resorte?

SOLUCIÓN

Estructuras hiperestáticas de 1° grado

Estructura Primaria o Isostatizada, es conjugada como superabundante o redundante RB, la misma que será igual a: RB=R(δB−0.1)cm

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 4

EI=3×107Kg /cmk=2T /m=2000Kg /cm

RB=2000Kg/cm ∙(δB−0.1)cm

RB=2000 ∙ (δB−0.1 )Kg

Page 6: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Por estática determinamos: M A y RA

…(1)

…(2)

Cálculos de las constantes de integración: de acuerdo a las condiciones de frontera.

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 5

∑ Fv=0⟶ { RA=(50−RB )KgM A=75 (50−RB )Kg /cm}

M=(50−RB )x−75(50−RB) MOMENTO GENÉRICO

EId2 yd x2

=(50−RB ) x−75(50−RB)

EIdydx

=(50−RB ) x2

2−75 (50−RB )x+C1

EIy=(50−RB ) x3

6−75 (50−RB ) x

2

2+C1 x+C2

x=0⟶θA⟶ (1 ) :C1=0x=0⟶ y A⟶ (2 ) :C2=0

x=75cm⟶ yB=−δB⟶ (2 )

−EI δB=16 [50−2000 (δB−0.1 ) ] (75 )3−75

2 [50−2000 (δB−0.1 ) ] (75 )2+0 (75 )+0

−3×107 δB=16

[50−2000δB+200 ](421875)−752

[50−2000δB+200 ](5625)

311250000δB=35156250

Page 7: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

EJERCICIO 02

Calcular la viga hiperestática y construir los diagramas de momentos flexionantes y fuerzas cortantes. Considere que “P”, “a”, “E” y “I” son conocidos.

SOLUCIÓN

Estructura hiperestática de 2° grado

Libero las restricciones debido al apoyo A que es un empotramiento

perfecto.

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 6

δB=0.11295cm

δB≈0.113 cm

RB=2000 (0.113−0.1 ) Kg=2000 (0.013)

RB=26Kg

Page 8: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Momentos genéricos en las secciones , y

Sección

Sección

Sección

Por simetría físico (geométrica) y asimetría de cargas

Además:

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 7

- 11

EId2 ydx2

=R A x−M A

EIdydx

=RAx2

2−M A x+C1……………….(1)

EIy=R Ax3

6−M A

x2

2+C1 x+C2……….(2)

- 22

EId2 ydx2

=R A x−M A−P(x−a)

EIdydx

=RAx2

2−M A x−

P2

( x−a )2+C3……………….(3)

EIy=R Ax3

6−M A

x2

2−P6

( x−a )3+C3 x+C4……….(4)

- 11 - 22 - 33

0≤ x≤a M=M A x−M A

a≤ x≤3a M=M A x−M A−P(x−a)

- 33 3a≤ x≤4 a M=??

[ R A=RB

M A=M B]

∑F v=0

RA−P+P−RB=0

RA=RB

Page 9: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Cálculo de las constantes de integración de acuerdo a las condiciones de frontera para:

Remplazando los valores de las constantes en las expresiones (1 ) , (2 ) , (3 ) ,(4) tendremos:

Estas expresiones por sí solas no resuelven el problema, porque si bien nos brindan las ecuaciones de giros y flechas, se encuentran en función de RA y M A; por lo que resulta necesario emplear las expresiones (5 ) ,(6), y

calcular el valor de las constantes C5 y C6.

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 8

M A=MB

⟶ x=4 a⟶ dydx

=0⟶ (5 ) C5=−4 M Aa

EId2 ydx2

=−R A (4 a−x )+M A

EIdydx

=RA

(4a−x)2

2+MA x+C5………………(5)

EIy=−R A

(4 a−x )3

6+M A

x2

2+C5 x+C6…….(6)

x=0 y=0 dydx

=0

x=0

x=adydx izq

=dydx der

C1=C3∴

x=a C1a+C2=C3a+C4∴

EIdydx

=RAx2

2−M A x………………………….(I )

EIy=R Ax3

6−M A

x2

2………………………….(II )

EIdydx

=RAx2

2−M A x−

P2

( x−a )2………….( III )

EIy=R Ax3

6−M A

x2

2−P6

( x−a )3………….(IV )

C1=0

y izq= yder

C2=0

C3=0

C4=0

(1 ) :⟹ (2 ) :⟹

Page 10: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Reemplazando el valor de C5 en la expresión anterior, obtenemos:

Remplazando esos últimos valores de las constantes en (5) y (6) y considerando las expresiones anteriores (I), (II), (III), (IV) tendremos:

Cálculo de las reacciones:

Resolviendo simultáneamente (α) y (β):

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 9

⟶ x=4 a⟶ y=0⟶ (6 ) −8M Aa2=−4C5a+C6

C6=8M Aa2

EIdydx

=RAx2

2−M A x…………………………………………….(I )

EIy=R Ax3

6−M A

x2

2…………………………………………….( II )

EIdydx

=RAx2

2−M A x−

P2

( x−a )2…………………………….(III )

EIy=R Ax3

6−M A

x2

2−P6

( x−a )3…………………………… ..(IV )

EIdydx

=RA

(4a−x)2

2+MA x−4M Aa………………………….(V )

EI y=−RA

(4 a−x)3

6+M A

x2

2−4M Aax+8M Aa

2………….(VI )

y=0 (IV): P a6

=43R Aa−2M A (α )

dydx

¿izq=dydx

¿der (III) y (IV) respectivamente

−2 Pa2=−4 RAa2+2M Aa (β )

x=3a

RA=11P16

M A=3 Pa8

Page 11: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

EJERCICICO 03.

Calcular la flecha en la sección “C” y el giro en la sección “B” de la viga. Considere que “q”, “a”, “E”, e “I” son conocidos.

CARGA PARABÓLICA

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 10

CARGA TRIANGULAR

Donde debemos determinar el valor de la constante “k”; por las condiciones de frontera: Para el punto “B” que pertenece a la curva, tiene como coordenadas

q(x )x

=qa

q ( x )=x ( qa)

q ( x )=qax

y '=−k x '2 (1 ) ;

Page 12: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Luego la ecuación de la parábola, para los ejes y ' y x 'será:

Para:

ESTRUCTURA ISOSTÁTICA

+∑M A=0→−MA−A1( 23 a)−A2(a+ 38 a)+RB (2a )=0

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 11

(1)y '=−q

x '=a

−q=−k (a)2 k=q

a2

y '=−q

a2x '2 (2 )

x=x '+a⟶

y=q ( x )=q−(− y ')

y=q+ y '⟶

i)

ii)

x '=x−a… (α )

y '= y−q…( β)

(α ) y (β )→(2) y−q=−q

a2( x−a )2

y=q− q

a2( x−a )2

y=q[1− ( x−a )2

a2 ]q( x)=q [1− (x−a )2

a2 ]

RB=A1+A1∑ Fv=0⟶

A1=Area del ∆

A2=Area de la ParábolaRB=qa2

+23qa

RB=76qa A1=

qa2

A2=23qa

Page 13: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

−M A−( qa3 )(23 a)−( 23 qa)(a+ 38 a)+(76 qa) (2a )=0

M A=−qa2

3−( 23 qa)(118 a)+ 73 qa2

M A=−qa2

3−1112

qa2+ 73qa2

M A=−2qa2−1112

q a2

Aplicación de la ecuación diferencial de la línea estática

Sección 1 – 1

M=M A [12 ( qxa )( x )]( x3 )

M=M A−q x3

6a; pero MA=13

12qa2

EId2 ydx2

=1312

qa2−q x2

6a

Sección 2 – 2

Donde

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 12

M A=1312

qa2

0≤ x≤a

M=1213

q a2−q x2

6a

EIdydx

=1312

q a2 x− q24 a

x0+C1…………………………… (I )

EI y=1324

q a2 x2− q x5

120a+C1 x+C2……………………… ( II)

a≤ x≤2a

M=RB (2a−x )−[ 23 (qx ) (2a−x )] x [ 38 (2a−x )]Área Centroide

M=RB (2a−x )−{23 x q[1− ( x−a )2

a2 ] (2a−x )}[ 38 (2a−x )]M=RB (2a−x )− q

4 a2[a2−( x2−2xa+a2)] (2a−x )2

q ( x )=q[1− ( x−a )2

a2 ]

Page 14: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Ordenada:

CONDICIÓN DE BORDE:

x=0→ dydx

=0→ ( I )→C=0

x=20→ y=0→ (IV ) :

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 13

M=RB (2a−x )− q

4a2[−x4+6a x3−12a2 x2+8a3 x ]

EIdyda

=RB

(2a−x )2

2− q4 a2 (−x5

5+3 ax

4

2−4 a2 x3+4a3 x2)+C3… (III )

EIy=+RB

(2a−x )2

6− q4a2 (−x6

30+ 3ax

5

10−a2 x4+ 4

3a3 x3)+C3 x+C4(IV )

M=RB (2a−x )−{23 x q[1− ( x−a )2

a2 ] (2a−x )}[ 38 (2a−x )]M=RB (2a−x )− q

4 a2[a2−( x2−2xa+a2)] (2a−x )2

EId2 yd x2

=RB

(2a−x )2

2− q4a2

(−x4+6 ax3−12a2 x2+8a3 x)

EIdydx

=RB

(2a−x)2

2− q4 a2 (−x5

5+ 6ax

4

4−12x2 x

2

3+8 a3 x

2

2 )+C3EIy=+RB

(2a−x )2

6− q4a2 (−x6

30+ 6ax

5

20−12a

2 x4

3+8a3 x

2

2 )+C3 x+C4

0=0− q4a2 (−64a

6

30+ 310

a6 x 32−a6 x 16+ 43a6 x 8)+2aC3+C4

0=−qa6

4a2 (−6430 + 9610

−16+ 323 )+2aC3+C4

0=−qa6

4a2 (−64+288−480+23030 )+2aC3+C4

0=−qa6

4a2(64 )+2aC3+C4

Page 15: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 14

8qa4

15=2aC3+C4

... A

M Aa−q24 a

a4=−RBa2

2− q4 a2 (−a5

5+ 32a5−4c5+4 c5)+C3

M Aa−q24 a

a3=−RBa2

2− q4a2

¿

M Aa−q24 a

a3=−RBa2

2−¿

M A=1312

qa2

RB=76qa

1312

q a3−qa3

24+ 7qa

3

12+( 13q a340 )=C3

2012

q a3−qa3

24+(13q a340 )=C3

q a3( 200−5+39120 )=C3

q a3( 234120 )=C3

q a3( 11760 )=C3⟶

C3=( 3920 )q a3 ... B

(B )⟶ ( A ) :

−10130

q a4=C4

815

q a4=2a( 11760 qa3)+C4

815

q a4−11760

q a4=C4

qa4

30(16−117 )=C4⟶

; PERO:

0=0− q4a2 (−64a

6

30+ 310

a6 x 32−a6 x 16+ 43a6 x 8)+2aC3+C4

0=−qa6

4a2 (−6430 + 9610

−16+ 323 )+2aC3+C4

0=−qa6

4a2 (−64+288−480+23030 )+2aC3+C4

0=−qa6

4a2(64 )+2aC3+C4

⟶ x=a→dydx

/ izquierda=dydx

/derecha

Page 16: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 15

... C

EIy=76qa( (2a−x )3

6 )− q

4a2 (−x6

30+ 3ax

5

10−a2 x4+ 4

3a3 x3)+ 11760 qa3 x−101

30q a4

δc→ x=a :

δc= 1EI { 736 q a4− q

4a4 [−a6

30+ 3a

6

10−a6+ 4

3a3 x3]+ 11760 q a4−101

30qa4}

δc= 1EI { 736 q a4−qa4

120[−1+9−30+40 ]+ 117

60qa4−101

30q a4}

δc=qa4

EI { 736−118120 +11760

−10130 }

δc= q a4

360EI{70−54+702−1212 }

δc= q a4

360EI{−494 }⟶ δc=( −494

360 EI )( qa4

EI )=1.37 2̂ qa4EI

EIdydx

=−76qa ( (2a−x )2

2 )− q

4 a2 (−x5

5+ 32ax4−4 a2 x3+4 a3 x2)+11760 qa3

θ→x=2a

θB=1EI {−q

4 a2 [ 325 a5+ 32aa416−32a5+16a5]+ 11760 q a3}

θB=1EI {−qa3

4 [−325 +24−32+16 ]+11760 qa3}θB=

1EI {−qa3

4 [−325 +8 ]+11760 qa3}θB=

1EI {−qa3

4 [−32+405 ]+ 11760 qa3}θB=

1EI {−8qa320

+ 11760

qa3}θB=

1EI {−qa3

4 [−32+405 ]+ 11760 qa3}θB=

qa3

EI {−24+11760 }

Page 17: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

CONDICIONES DE FRONTERA O DE BORDE

Apoyo móvil Apoyo fijo Apoyo

Empotrado

θA≠0 θA≠0 θA=0 δ A=0

δ A=0 δ A=0

EJEMPLOS DE APLICACIÓN

EJEMPLO 01: Calcular el giro y la flecha en el extremo libre de la viga

mostrada.

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 16

θB=( 9360 ) qa3

EI=1.55 qa

3

EI

Giros

Horario = (-) Antihorario=

(+)

Page 18: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

1) Trabajando por la derecha

2) De derivada segunda de “y” con respecto a “x”

3) Cálculo de la constante de integración: de acuerdo a la condición

de frontera.

En apoyo “A”

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 17

M=−W (L– x )2

2

MMN=M=−W (L−x )(L−x )2

=−W(L−x )2

2

M=EId2 yd x2

EId2 yd x2

=−W(L−X )2

2

EId yd x

=−W∫ (L−X )2

2dx

EIy=−W(L−X )4

24+C1 x+C2

EId ydx

=+W(L−X )3

6+C1

EIy=+W∫ (L−X )3

6dx+C1∫dx+C2

… (1)

… (2)

θA=0

δ A=0(1) ,(2)

Page 19: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

En (2)

4) Sustituyendo las constantes en (1) y (2) se tiene:

5) 5.1) Giro en “B”:

En (1)

5.2) Flecha en “B”:

En (2)

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 18

c2=WL4

24

↓δB=−18

WL4

EI

θB=−WL3

6 EI

c1=−WL3

6

x=0

0=W(L−0)3

6+c1

0=WL3

6+C1⟶

x=0⟶ y=0

0=−WL4

24−WL3

6(0)+C2

EId yd x

=W(L−X )3

6−W L3

6…(I )

EIy=−W(L−X )4

24−W L3

6x+W L4

24…( II )

Ecuacion del giro

Deformada = línea elástica.

x=L⟶ dydx

=θB

→EI θB=W (0)−WL3

6

x=L⟶ y=δB

EI δB=−W (0)−WL4

6+WL

4

24

Page 20: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Ejemplo (2) determinar la deflexión máxima de la viga mostrada.

1) Trabajando por la izquierda:

1.1)

1.2)

2)2.1)

2.2)

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 19

M= PbL

x

0≤ x≤a

a≤ x≤ L

M= PbL

x−P(x−a)

0≤ x≤a⟶M=EId2 yd x2

EId2 yd x2

= PbL

x

EId ydx

= PbL

x2

2+c1

EIy= PbL

x3

6+c1 x+c2

… (1)

… (2)

a≤ x≤ L⟶M=EId2 yd x2

EId2 yd x2

= PbL

x−P(x−a)

EId ydx

= PbL

x2

2−P

(X−a)2

2+c3

EIy= PbL

x3

6−P(X−a)3

6+c3 x+c4

… (3)

… (4)

Page 21: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

3) Cálculo de las constantes de integración de acuerdo a las condiciones

de frontera. Para

Sustituyendo:

)

)

)

)

Resolviendo simultáneamente el sistema:

De

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 20

c2=0

c1a=c3a+c4

c1 ¿c3

x=0 : y=0

x=L : y=0

x=a :{ y= ydydx

=dydx

x=0⟶ y=0⇝(2)

0=0+0+C2⟶ … (α )

x=L⟶ y=0⇝(4)

0=Pb L2

6−Pb3

6+c3L+c4⟶ Pb3

6−Pb L2

6=c3L+c4 … (β)

x=a⟶ y= y⇝ (2 ) y (4)

PbL

a3

6+c1a+c2=P

ba3

6 L−0+c3a+c4

… (γ )

x=a⟶ dydx

=dydx⇝de (1 ) y (3)

PbL

a2

2+c1=

Pba2

2 L−0+c3⟶ … (ϕ)

(α ) , ( γ ) y (ϕ)C4=0C1=C3C2=0

Nuevo resumen

¿c1¿c3?

(β )⟶c3=Pb3

6 L− PbL6

c3=c1=Pb6

( b2

L−L)

c3=c1=Pb6 L

(b2−L2)

Page 22: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Resumido:

4) Ecuaciones finales de las deformaciones Angulares y lineales

4.1)

4.2)

5) Deflexión Máxima (δ máx)

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 21

c1=c3=Pb6 L

(b2−L2)

c2=0

c4=0

EId ydx

= PbL

x2

2+ Pb6 L

(b2−L2)

EIy= PbL

x3

6+ Pb6 L

x (b2−L2)

0≤ x≤a

a≤ x≤ L

… (I )

… (II )

EIdydx

=Pb x2

2L−P

(X−a)2

2+ Pb6 L

(b2−L2)

EIy= Pbx3

6 L−P

(X−a)3

6+ Pb6 L

x (b2−L2)

… (III )

… (IV )

De ( I ) para dydx

=0⟶ y=δmáx

0=Pb x2

2L+ Pb6 L

(b2−L2 )

−Pb6 L

(b2−L2 )=Pb x2

2 L

X2=(L2−b2)3

x=√¿¿¿ … (ε )

(ε )⇝(II )

EIδmax=Pb6 L

(L2−b2)3 √(L2−b2)

3+Pb6 L √ (L¿¿2−b2)

3(b2−L

2 )¿

¿Pb6 L

(L2−b2 )3 √ (L2−b2)

3−Pb6 L √ (L2−b2 )

3(L2−b2 )

¿Pb6 L ( L

2−b2

3 )√ (L2−b2 )3

(1−3 )

Page 23: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Ejemplo (3): En la viga mostrada, calcular el ángulo de giro de la sección sobre el apoyo A.

Solución tipo A

1. Conocemos:

2.2.1

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 22

δmax=−Pb3 LEI ( L

2−b2

3 )3/2

EIδmax=Pb6 L

(L2−b2)3 √(L2−b2)

3+Pb6 L √ (L¿¿2−b2)

3(b2−L

2 )¿

¿Pb6 L

(L2−b2 )3 √ (L2−b2)

3−Pb6 L √ (L2−b2 )

3(L2−b2 )

¿Pb6 L ( L

2−b2

3 )√ (L2−b2 )3

(1−3 )

{ dMdx =V

dVdx

=+p }p=+q ( x )=+q ( xl )

2

p=+q( xl )2

=dVdx

dVdx

=+ql2

x2

dV=+ql2

x2dx

Page 24: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

2.2

2.3

3) Cálculo de las constantes de integración: de acuerdo a condiciones de frontera:

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 23

V=+q x3

3 l2+C1

M= +q12l2

x4+C1 x+C2

EIy=+q x6

360 l2+C1

x3

6+C2

X2

2+C3 x+C4

En (2 )→x=0→M=0∴C2=0

EIdydx

=+q x5

60 l2+C1

x2

2+C2 x+C3

p=+q ( x )=+q ( xl )2

p=+q( xl )2

=dVdx

dVdx

=+ql2

x2

dV=+ql2

x2dx

… (1)

dMdx

=V

dMdx

=+q x2

3l2+C1

dM=(+q x33 l2+C1)dx

… (2)

M=E Id2 yd x2

EId2 yd x2

= q x4

12 l2+C1 x+C2

… (3)

… (4)

x=0→M=0

x=0→ y=0

x=L→ y=0

x=L→dydx

=0

Page 25: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Resolviendo simultáneamente

Sustituyendo en (3) el valor de los constantes tendremos:

4) Calculo de giro en “A”

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 24

(I) ecuación final de la deformación Angular

En (4 )→x=0→ y=0∴C4=0

En (4 )→x=L→ y=0∴− q l6

360=C1 l

3

360+C3l

C1=−5 ql120

Y C3=+q l3

240

θA=+q l3

240EI

En (4 )→x=L→dydx

=0∴−q l3

60=C1l

2

2+c3

EIdydx

=+q x5

60 l2− 5ql240

x2+ q l3

240

Para : x=0→dydx

=θA

EI θA=+q l3

240

Page 26: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

SOLUCIÓN TIPO B

Ecuación diferencial de la elástica:

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 25

M=−R A X+ 1q12 l2

x4

EIdydx

=−RAx2

2+ 160

q x5

l2+C1

EIy=−R Ax3

62+ 1360

q x6

l2+C1 x+C2

MEI

=d2 yd x2

..(G)

M=−R A X+[q ( xl )2 x3 ] 1x4 =−RA X+ q x4

12 l2

… (I )

MEI

=d2 yd x2

M=EId2 yd x2

=−RA X+ q x4

12l2

EId2 yd x2

=−R A X+ q x4

12l2

EId2 yd x2

=−R Ax2

2+ 112

ql2x5

5+C1

… (II )

… (III )

Page 27: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Condiciones de frontera

Resolviendo simultáneamente las ecuaciones tendremos:

Remplazando las expresiones anteriores en (II) tendremos:

Ecuación final de las deformaciones angulares o giros.

Ordenando y simplificando:

Cálculo del giro en A:

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 26

EIdydx

= q60

x5

l2+5ql X

2

240++q l3

240…(IV )

EIdydx

=+5ql120

X2

2+ 160

qx5

l2+ q l3

240

RA=+5ql120

C1=q l3

240

… (III )

… (III )

… (II )

a¿ x=0→δ A=0

b¿ x=L→dydx

=θB=0

c ¿ x=L→δ b=0

x=0⟶δ A=0 (III ) :

0=−RA0+0+0+C2⟶ C2=0

x=l⟶δB=0 ( III ) :

0=−RAl3

6+ 1360

q l4+C1 l+C2⟶ +RAl2

6−C1=

ql3

360

x=l⟶ dydx

=0⟶ ( II ) :

0=−R A l

2

2+ 160

q l3+C1⟶−RA l

2

2+C1=

−160

q l3

x=0⟶ dydx

∕ x=0=θ A

EI θA=q l3

240

Page 28: MÉTODO DE LA CURVA ELÁSTICA

MÉTODO DE LA LÍNEA ELÁSTICA

Para

Rpta

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES 27

θA=q l3

240EI