ejercicio matriz< de reigidez condensada

8

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Page 1: EJERCICIO MATRIZ< DE REIGIDEZ CONDENSADA

8/17/2019 EJERCICIO MATRIZ< DE REIGIDEZ CONDENSADA

http://slidepdf.com/reader/full/ejercicio-matriz-de-reigidez-condensada 1/8

=++⋅m a   ⋅c v   ⋅k d   ⋅− M A

≔masapiso1   =++⋅⋅750 4 10   ―――――⋅⋅⋅0.25 0.30 32 24

9.806

  ―――――⋅⋅⋅0.30 0.30 18 24

9.806

  30009.839.

≔masapiso2   =++⋅550 4 10  ⋅⋅⋅0.25 0.30 32 24

9.806

⋅⋅⋅0.30 0.30 18 24

9.806  22009.839

≔m1   =masapiso1   30009.839

≔m2   =masapiso2   22009.839

≔ M    =m2   00   m1

22009.839 00 30009.839

Matriz de rigidez de la viga

≔b   0.25 ≔hv   0.3

≔Le   4 ≔ I    =――⋅b hv3

12  0.001

≔ Av   =⋅b hv   0.075

≔ E   =⋅⋅4700   ‾‾21 1000000 21538105766.292 ≔α   0

≔ ρ   ⋅ E   ― I 

Le3  ≔ β   ――

⋅ Av Le2

 I ≔ss   sin   α   ≔cc   cos   α

≔ Kv

+⋅ β cc2 ⋅12   ss2 ⋅⋅ss cc   −12   β   ⋅⋅6   Le ss   −⋅− β cc2 ⋅12   ss2 ⋅⋅ss cc   − β   12 ⋅⋅6   Le s

⋅⋅ss cc   −12   β   +⋅ β ss2 ⋅12   cc2 ⋅⋅6   Le cc   ⋅⋅ss cc   − β   12 −⋅− β ss2 ⋅12   cc2 ⋅⋅6   Le c

⋅⋅6   Le ss   ⋅⋅6   Le cc   ⋅4   Le2 ⋅⋅−6   Le ss   ⋅⋅−6   Le cc   ⋅2   Le

2

−⋅− β cc2 ⋅12   ss2 ⋅⋅ss cc   − β   12 ⋅⋅−6   Le ss   +⋅ β cc2 ⋅12   ss2 ⋅⋅ss cc   −12   β   ⋅⋅−6   Le s

⋅⋅ss cc   − β   12 −⋅− β ss2 ⋅12   cc2 ⋅⋅−6   Le cc   ⋅⋅ss cc   −12   β   +⋅ β ss2 ⋅12   cc2 ⋅⋅−6   Le

⋅⋅6   Le ss   ⋅⋅6   Le cc   ⋅2   Le2 ⋅⋅−6   Le ss   ⋅⋅−6   Le cc   ⋅4   Le

2

⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣

Page 2: EJERCICIO MATRIZ< DE REIGIDEZ CONDENSADA

8/17/2019 EJERCICIO MATRIZ< DE REIGIDEZ CONDENSADA

http://slidepdf.com/reader/full/ejercicio-matriz-de-reigidez-condensada 2/8

= Kv

403839483.118 0 0 −403839483.118 0 00 2271597.093 4543194.185 0 −2271597.093 45431940 4543194.185 12115184.494 0 −4543194.185 6057592

−403839483.118 0 0 403839483.118 0 0

0 −2271597.093 −4543194.185 0 2271597.093 −45431940 4543194.185 6057592.247 0 −4543194.185 12115184

⎡⎢⎢⎢⎢

⎢⎣

Matriz de rigidez de la columna

≔b   0.30 ≔hv   0.3

≔Le   3 ≔ I    =――⋅b hv3

12  0.001

≔ Av   =⋅b hv   0.09

≔ E   =⋅⋅4700   ‾‾21 1000000 21538105766.292 ≔α 

2

≔ ρ   ⋅ E   ― I 

Le3

  ≔ β   ――⋅ Av Le

2

 I 

≔ss   sin   α   ≔cc   cos   α

≔ Kc

+⋅ β cc2 ⋅12   ss2 ⋅⋅ss cc   −12   β   ⋅⋅6   Le ss   −⋅− β cc2 ⋅12   ss2 ⋅⋅ss cc   − β   12 ⋅6⋅⋅ss cc   −12   β   +⋅ β ss2 ⋅12   cc2 ⋅⋅6   Le cc   ⋅⋅ss cc   − β   12 −⋅− β ss2 ⋅12   cc2 ⋅6

⋅⋅6   Le ss   ⋅⋅6   Le cc   ⋅4   Le2 ⋅⋅−6   Le ss   ⋅⋅−6   Le cc   2−⋅− β cc2 ⋅12   ss2 ⋅⋅ss cc   − β   12 ⋅⋅−6   Le ss   +⋅ β cc2 ⋅12   ss2 ⋅⋅ss cc   −12   β   −6

⋅⋅ss cc   − β   12 −⋅− β ss2 ⋅12   cc2 ⋅⋅−6   Le cc   ⋅⋅ss cc   −12   β   +⋅ β ss2 ⋅12   cc2 −6⋅⋅6   Le ss   ⋅⋅6   Le cc   ⋅2   Le2 ⋅⋅−6   Le ss   ⋅⋅−6   Le cc   4

⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣

= Kc

6461431.73 0 9692147.595 −6461431.73 0 960 646143172.989 0 0 −646143172.989

9692147.595 0 19384295.19 −9692147.595 0 96−6461431.73 0 −9692147.595 6461431.73 0 −96

0 −646143172.989 0 0 646143172.9899692147.595 0 9692147.595 −9692147.595 0 193

⎢⎢⎢⎢⎣

GENERANDO SUBMATRICES

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 Kba3   0 ++ Kbb3 Kaa2 Kaa5 Kab2

0   Kba4 Kba2   ++ Kbb2 Kbb4 Kaa6⎣ ⎦

≔ X    =+ Kaa1 Kaa3

410300914.848 0 9692147.595

0 648414770.081 4543194.1859692147.595 4543194.185 31499479.683

⎢⎣

⎥⎦

≔Y    =+ Kbb1 Kaa4

410300914.848 0 9692147.5950 648414770.081 −4543194.185

9692147.595 −4543194.185 31499479.683

⎡⎢

⎤⎥

≔Z    =++ Kbb3 Kaa2 Kaa5

416762346.578 0 00 1294557943.07 4543194.1850 4543194.185 50883774.873

⎡⎢

⎤⎥

≔T    =++ Kbb2 Kbb4 Kaa6

416762346.578 0 00 1294557943.07 −4543194.1850 −4543194.185 50883774.873

⎡⎢

⎤⎥

u11 u12 u13 u21 u22 u23 u31 u32 u33 u41 u

≔ KP 

 X ,0 0

 X ,0 1

 X ,0 2

 Kab1,0 0

 Kab1,0 1

 Kab1,0 2

 Kab3,0 0

 Kab3,0 1

 Kab3,0 2

0 0

 X  ,1 0  X  ,1 1  X  ,1 2  Kab1 ,1 0  Kab1 ,1 1  Kab1 ,1 2  Kab3 ,1 0  Kab3 ,1 1  Kab3 ,1 2 0 0 X 

,2 0 X 

,2 1 X 

,2 2 Kab1

,2 0 Kab1

,2 1 Kab1

,2 2 Kab3

,2 0 Kab3

,2 1 Kab3

,2 20 0

 Kba1,0 0

 Kba1,0 1

 Kba1,0 2

Y ,0 0

Y ,0 1

Y ,0 2

0 0 0   Kab4,0 0

 Kab

 Kba1,1 0

 Kba1,1 1

 Kba1,1 2

Y ,1 0

Y ,1 1

Y ,1 2

0 0 0   Kab4,1 0

 Kab

 Kba1,2 0

 Kba1,2 1

 Kba1,2 2

Y ,2 0

Y ,2 1

Y ,2 2

0 0 0   Kab4,2 0

 Kab

 Kba3,0 0

 Kba3,0 1

 Kba3,0 2

0 0 0   Z ,0 0

Z ,0 1

Z ,0 2

 Kab2,0 0

 Kab

 Kba3,1 0

 Kba3,1 1

 Kba3,1 2

0 0 0   Z ,1 0

Z ,1 1

Z ,1 2

 Kab2,1 0

 Kab

 Kba3,2 0

 Kba3,2 1

 Kba3,2 2

0 0 0   Z ,2 0

Z ,2 1

Z ,2 2

 Kab2,2 0

 Kab

0 0 0   Kba4,0 0

 Kba4,0 1

 Kba4,0 2

 Kba2,0 0

 Kba2,0 1

 Kba2,0 2

T ,0 0

T 0

0 0 0   Kba4,1 0

 Kba4,1 1

 Kba4,1 2

 Kba2,1 0

 Kba2,1 1

 Kba2,1 2

T ,1 0

T 1

0 0 0   Kba4,2 0

 Kba4,2 1

 Kba4,2 2

 Kba2,2 0

 Kba2,2 1

 Kba2,2 2

T ,2 0

T 2

⎡⎢

⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢

⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢

≔ filau11   =submatrix ,,,, KP   0 0 0 11 410300914.848 0 9692147.595 −403839483.118 0 0 −64614

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8/17/2019 EJERCICIO MATRIZ< DE REIGIDEZ CONDENSADA

http://slidepdf.com/reader/full/ejercicio-matriz-de-reigidez-condensada 5/8

≔ filau21   =submatrix ,,,, KP   3 3 0 11 −403839483.118 0 0 410300914.848 0 9692147.595 0 0 0

≔Q   =+ filau11 filau21   6461431.73 0 9692147.595 6461431.73 0 9692147.595 −6461431.73 0 96

≔ fila31   =submatrix ,,,, KP   6 6 0 11 −6461431.73 0 −9692147.595 0 0 0 416762346.578 0 0 −

≔ fila41   =submatrix ,,,, KP   9 9 0 11 0 0 0 −6461431.73 0 −9692147.595 −403839483.118 0 0

≔ A   =+ fila31 fila41   −6461431.73 0 −9692147.595 −6461431.73 0 −9692147.595 12922863.46 0

1. SUMAR FILAS CON GRADOS DE LIBERTADO HORIZONTALES Y QUE ETSEN EN EL MISMO PLANO2. ELMINAR GRADOS VERTICALES POR ESBELTEZ

u11 u12 u13 u21 u22 u23 u31 u32 u33 u41 u

≔ KP 

 X ,0 0

 X ,0 1

 X ,0 2

 Kab1,0 0

 Kab1,0 1

 Kab1,0 2

 Kab3,0 0

 Kab3,0 1

 Kab3,0 2

0 0

 X ,1 0

 X ,1 1

 X ,1 2

 Kab1,1 0

 Kab1,1 1

 Kab1,1 2

 Kab3,1 0

 Kab3,1 1

 Kab3,1 2

0 0

 X ,2 0

 X ,2 1

 X ,2 2

 Kab1,2 0

 Kab1,2 1

 Kab1,2 2

 Kab3,2 0

 Kab3,2 1

 Kab3,2 2

0 0

 Kba1 ,0 0  Kba1 ,0 1  Kba1 ,0 2 Y  ,0 0 Y  ,0 1 Y  ,0 2 0 0 0   Kab4 ,0 0  Kab

 Kba1,1 0

 Kba1,1 1

 Kba1,1 2

Y ,1 0

Y ,1 1

Y ,1 2

0 0 0   Kab4,1 0

 Kab

 Kba1,2 0

 Kba1,2 1

 Kba1,2 2

Y ,2 0

Y ,2 1

Y ,2 2

0 0 0   Kab4,2 0

 Kab

 Kba3,0 0

 Kba3,0 1

 Kba3,0 2

0 0 0   Z ,0 0

Z ,0 1

Z ,0 2

 Kab2,0 0

 Kab

 Kba3,1 0

 Kba3,1 1

 Kba3,1 2

0 0 0   Z ,1 0

Z ,1 1

Z ,1 2

 Kab2,1 0

 Kab

 Kba3,2 0

 Kba3,2 1

 Kba3,2 2

0 0 0   Z ,2 0

Z ,2 1

Z ,2 2

 Kab2,2 0

 Kab

0 0 0   Kba4,0 0

 Kba4,0 1

 Kba4,0 2

 Kba2,0 0

 Kba2,0 1

 Kba2,0 2

T ,0 0

T 0

0 0 0   Kba4,1 0

 Kba4,1 1

 Kba4,1 2

 Kba2,1 0

 Kba2,1 1

 Kba2,1 2

T ,1 0

T 1

0 0 0   Kba4,2 0

 Kba4,2 1

 Kba4,2 2

 Kba2,2 0

 Kba2,2 1

 Kba2,2 2

T ,2 0

T 2

⎡⎢⎢⎢⎢⎢

⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢

⎢⎢⎢

 

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8/17/2019 EJERCICIO MATRIZ< DE REIGIDEZ CONDENSADA

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U11 U13 U21 U23 U31 U33 U41 U43

U11

U13

U23

U31

U33

U43

≔ KP1

Q,0 0

Q,0 1

Q,0 2

Q,0 3

Q,0 4

Q,0 5

Q,0 6

Q,0 7

 X ,2 0

 X ,2 2

 Kab1,2 0

 Kab1,2 2

 Kab3,2 0

 Kab3,2 2

0 0

 Kba1,2 0

 Kba1,2 2

Y ,2 0

Y ,2 2 0 0   Kab4

,2 0 Kab4

,2 2

 A,0 0

 A,0 1

 A,0 2

 A,0 3

 A,0 4

 A,0 5

 A,0 6

 A,0 7

 Kba3,2 0

 Kba3,2 2

0 0   Z ,2 0

Z ,2 2

 Kab2,2 0

 Kab2,2 2

0 0   Kba4,2 0

 Kba4,2 2

 Kba2,2 0

 Kba2,2 2

T ,2 0

T ,2 2

⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥

3. SUMAR COLUMNAS DE GRADO DE LIBERTADO HORIZONTAL

≔COL11   =submatrix ,,,, KP1   0 5 0 0

⋅6.461 106

⋅9.692 106

0− ⋅6.461 106

⋅9.692 106

0

⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣

⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦

≔COL21   =submatrix ,,,, KP1   0 5 2 2

⋅9.692 106

0⋅9.692 106

− ⋅9.692 106

0⋅9.692 106

⎡⎢⎢⎢⎢

⎢⎣

⎤⎥⎥⎥⎥

⎥⎦

≔COL31   =submatrix ,,,, KP1   0 5 4 4

− ⋅3.917 10−8

− ⋅9.692 106

0⋅3.917 10−8

00

⎡⎢⎢⎢⎢⎢

⎤⎥⎥⎥⎥⎥

≔COL41   =submatrix ,,,, KP1   0 5 6 6

− ⋅6.461 106

0− ⋅9.692 106

⋅1.292 107

00

⎢⎢⎢⎢

⎥⎥⎥⎥

Page 7: EJERCICIO MATRIZ< DE REIGIDEZ CONDENSADA

8/17/2019 EJERCICIO MATRIZ< DE REIGIDEZ CONDENSADA

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≔ AQ   =+COL11 COL21

⋅1.615 107

⋅9.692 106

⋅9.692 106

− ⋅1.615 107

⋅9.692 106

⋅9.692 106

⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦

≔ BQ   =+COL31 COL41

− ⋅6.461 106

− ⋅9.692 106

− ⋅9.692 106

⋅1.292 107

00

⎡⎢⎢⎢⎢⎢

⎤⎥⎥⎥⎥⎥

≔ KP2

 AQ,0 0

Q,0 1

Q,0 3

 BQ,0 0

Q,0 5

Q,0 7

 AQ,1 0

 X ,2 2

 Kab1,2 2

 BQ,1 0

 Kab3,2 2

0

 AQ,2 0

 Kba1,2 2

Y ,2 2

 BQ,2 0

0   Kab4,2 2

 AQ,3 0

 A,0 1

 A,0 3

 BQ,3 0

 A,0 5

 A,0 7

 AQ,4 0

 Kba3,2 2

0   BQ,4 0

Z ,2 2

 Kab2,2 2

 AQ,5 0

0   Kba4,2 0

 BQ,5 0

 Kba2,2 2

T ,2 2

⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎢

⎢⎢⎢

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎥

⎥⎥⎥

4. DETERMINAR LA MATRIZ DE RIGIDEZ CONDENSADA 

≔ Kc   − Kpp   ⋅⋅ Kps Kss−1

 Ksp

≔ Kpp   =submatrix ,,,, KP2   0 1 0 1   ⋅1.615 107

− ⋅3.917 10−8

⋅9.692 106 ⋅3.15 107⎡⎣

⎤⎦

≔ Kps   =submatrix ,,,, KP2   0 1 2 5  ⋅6.461 106 − ⋅6.461 106 ⋅9.692 106 ⋅3.917 10−8

⋅6.058 106 − ⋅9.692 106 ⋅9.692 106 0

≔ Kss   =submatrix ,,,, KP2   2 5 2 5

⋅3.15 107 − ⋅9.692 106 0 ⋅9.692 106

− ⋅6.461 106 ⋅1.292 107 − ⋅9.692 106 − ⋅7.834 10−8

0 0 ⋅5.088 107 ⋅6.058 106

⋅9.692 10

6

0 ⋅6.058 10

6

⋅5.088 10

7

⎡⎢⎢⎢

⎤⎥⎥⎥

≔ Ksp   =submatrix ,,,, KP2   2 5 0 1

⋅9.692 106 ⋅6.058 106

− ⋅1.615 107 ⋅3.917 10−8

⋅9.692 106 ⋅9.692 106

⋅9.692 106 0

⎡⎢⎢⎢

⎤⎥⎥⎥

≔ Kcon   =− Kpp   ⋅⋅ Kps Kss−1  Ksp  ⋅7.637 106 − ⋅1.98 106

− ⋅2.689 106 ⋅3.064 107

 

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8/17/2019 EJERCICIO MATRIZ< DE REIGIDEZ CONDENSADA

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5. rigidez de la estrucutra en el sentid !