Teorema de Castigliano ( Calculo de Deformacion en sistemas no Hipostaticos).

                                                               
                                                                                   
Teorema de Castigliano
(Calculo de Deformaciones en Sistemas no Hipostáticos)


            El teorema establece que la derivada parcial del trabajo de las fuerzas internas en relación a un fuerza actuante provee el desplazamiento correspondiente a la fuerza considerada en la dirección de acción de la fuerza en cuestión 

     Este teorema nos sirve para el calculo de deflexiones y pendientes en vagas estáticamente determinadas e indeterminadas. Así como el calculo de deflexiones y pendiente en cualquier punto de una viga

            También se utiliza para calcular la deformación de armaduras en donde la carga P o Q no es considerada como una carga numérica sino como una variable.


             Ecuación del Teorema de Castigliano:  



         Sabiendo Que:

                 T = Tensión en la barra.
                 L= Longitud de la barra.
                 A = Área de la barra.
                 E= Modulo de Elasticidad.
                 P= Fuerza externa aplicada verticalmente sobre dicha estructura en un nodo.
                Q= Fuerza externa aplicada Horizontalmente sobre dicha estructura en un nodo.

             Análisis de la criticidad

Antes de Comenzar cualquier ejercicio es importante saber su naturaleza, y para ello existe cierto método como en método de nudos, barra y apoyos la cual te  dicen con que estructuras estas trabajando.  Pueden ser:

     Ø  Estructura Isostática  (Estructura que puede ser analizada mediante los principios de  la estática). 
     Ø  Estructura Hiperestática (Estructura estáticamente indeterminada cuando esta en equilibrio pero las ecuaciones de la estática resulta insuficiente para determinar todas lass fuerzas internas o las reacciones). 

       Para dicho metodo tienes que tomar en cuenta estos criterios: 
     
            Ø  Posiblemente Isostática.                                2N - A = B

    Ø   Posiblemente Hiperestática.                           2N - A < B

     Ø  Posiblemente Un Mecanismo.                          2N - A > B

       Donde sabes que: 
      
       N = N° de Nodos.

       A= N° de Apoyos.

       B = N° de Barras.


Para estar seguros de la naturaleza de la estructura le haremos existen otros análisis como: 

                DISPOSICIÓN DE APOYOS

Donde nos dice que:

             1)     Si ninguna de las  dos líneas de acción chocan en un punto es seguramente isostático.

           2)     Si las 3 líneas de acción se chocan dentro de la estructura es  seguramente hiperestático de grado 1°.

            3)     Si las 3 líneas se chocan fuera de la estructura es seguramente un mecanismo de grado 1°
Ya sabiendo esto te explicare un ejercicio aplicando el método del teorema de Castigliano y el análisis de criticidad.


Ya sabiendo esto, te explicare un ejercicio aplicando el método del teorema de Castigliano y el análisis de criticidad.

Ejercicio:

      En la estructura mostrada hallar el desplazamiento horizontal en el punto C. Considere que AE = 4x10^6.




 Estudio de la Criticidad:


                                                                      A= 3     ;     B= 5    ;        N=4  
                                             
                                                                                      2(N) - A = B

     2 ( 4) - 3 = 5     

                                                          5 = 5        Posiblemente Isostático 

                                                                             Análisis Exhaustivo:

                    __Yuxtaposición de triángulos 
                    __ Configuración de apoyos isostático 

"SEGURAMENTE ISOSTATICO"



                                                             para así encontrar:

Cy = 110 kN    ;  Ax = 60 + Q     ;    Ay = 10 kN

 Debidamente realizamos
en los nodos A, D y C para encontrar las tensiones en función de “Q”. Quedando de la siguiente forma:





      TAB = 11,18 kN

 TAD = Q + 55






    

    
     TDB  =  -100kN

 TDC  = Q + 55








                                                
                                                                TCB  = - 123,014 kN

                                                                TDC  =  Q + 55.01




Sustituyendo todas las ecuaciones encontradas  



En el siguiente vídeo te explico paso a paso el anexo de todas las tensiones a la ecuación de deflexion para así encontrar el desplazamiento total de la estructura.







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