Ejercicio Teorema de Castigliano

¡Hola! En esta sección te traigo un nuevo ejemplo correspondiente al tema 1, específicamente el Teorema de Castigliano, este método establece que todas las fuerzas, bien sean puntuales o distribuidas, involucradas en un cuerpo estructural generan un desplazamiento o corrimiento en los nodos de este, este desplazamiento es lo que se busca con la implementación del método.

En el ejercicio planteado a continuación se pide determinar ese corrimiento específicamente en el nodo B, para esto es necesario aplicar dos fuerzas P y Q sobre dicho nodo, es primordial comenzar haciendo un estudio de la criticidad y un análisis exhaustivo para determinar la naturaleza de la estructura, en este caso, isostática. A simple vista el ejercicio parece tedioso de trabajar por la cantidad de barras que conforman la estructura, sin embargo, haciendo uso de algunos teoremas podemos simplificar un poco el ejercicio para que sea más fácil su resolución, en este caso se aplicó el teorema de la carga nula con el fin de identificar cuales barras trabajan y cuales no, llegando a la conclusión de que las barras BH, CD y DF no trabajan, de esta manera se reduce el numero de tensiones de 13 a 7.

Reduciendo de esta manera la estructura, se procede a hacer uso de las ecuaciones de estática sobre el diagrama de cuerpo libre de toda la estructura para determinar las reacciones en los apoyos de la misma (apoyo fijo y móvil), estos valores nos arrojaran ecuaciones en función de P y Q, siendo estas las componentes vertical y horizontal del corrimiento del nodo respectivamente.

Podemos aplicar tanto el método de nodos como el de secciones, sin embargo para reducir el número de cálculos a realizar, es conveniente, en este caso, usar el método de secciones para determinar las ecuaciones de las fuerzas internas en la mayor cantidad de barras posibles, luego de efectuar todas las sumatorias de fuerzas y momentos en la sección 1 se obtuvieron las ecuaciones de las tensiones en las barras AG, BD Y BG.


Luego se procede a aplicar el mismo método en la sección 2, siendo esta la del lado derecho de la estructura, obteniendo así las tensiones de las barras EG y DG.



Podemos notar que las tensiones de las barras AB y DG no podemos conocerlas haciendo uso del método de secciones, por lo que se recurre a utilizar el método de los nodos en A y E, después de hacer el análisis nodal se obtiene como resultados las tensiones de las barras AB y DE.
Una vez conocidas todas las ecuaciones de las tensiones en las barras se procede a aplicar la formula que nos determina la deformación o el corrimiento en un nodo en específico, planteada de la siguiente manera:


; Para el corrimiento o deformación horizontal.


 ; Para el corrimiento o deformación vertical.


Donde: T Es la tensión interna de la barra.
                L Es la longitud de la barra.
                A Es el área de sección transversal de la barra.
                E Es el modulo de elasticidad del material.

Una vez conocidos todos estos valores de corrimiento o deformación tanto horizontal como vertical en cada una de las barras, se hace la sumatoria algebraica de cada uno de ellos y se obtiene así el corrimiento total tanto en horizontal como en vertical. Si se llegase a pedir el modulo del corrimiento total de ambos corrimientos (horizontal y vertical) no es mas que aplicar la siguiente ecuación:


En el siguiente link encontrarás el archivo con el ejercicio resuelto en su totalidad paso a paso:



LINK DEL VIDEO:




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