conociendo pórticos
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8/23/2019 Conociendo Prticos
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Prticos
Ejercicio N12
Determinar las reacciones de los apoyos en el siguiente prtico cargado
como se muestra en la Figura 39.
Figura 40
Solucin:
Paso 1: Determinar la Estaticidad
Para determinar la Estaticidad en los prticos se mantiene el mismo criterio
que se utiliza para vigas, es decir:
B = 3 ; R = 3 ; N = 4 ; C = 0
Al sustituir, se tiene:
NI = 3B+R; NI = 3(3) + 3 = 12NE = 3N+C; NE= 3(4) + 0 = 12
Como NI = NE, el prtico es isosttico
Paso 2: Realizar el DCL
Para puntualizar la carga distribuida se aplica la formula del rea de un
rectngulo, A = b x h
Donde:;b: base y h: altura
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8/23/2019 Conociendo Prticos
2/32
F = 10 m x 10 Ton/m = 100 Ton
Y la carga acta en el centro de la base del rectngulo, es decir a la mitad
de 10 m, 10 / 2 = 5 m
Figura 41
Incgnitas
RAv =?
RDv =?
RDh =?
Paso 3: Calcular las Reacciones
Para proceder al clculo de las reacciones se aplican las ecuaciones de
equilibrio esttico, las cuales son
FH = 0 MA = 0 Fv = 0
En primer lugar se aplica la ecuacin de sumatorias de fuerzas horizontales
para obtener el valor de RDh. es decir
[+ FH = 0] : 100 Ton - RDh = 0
RDh =100 Ton
RDh=100 Ton
Para determinar las otras dos incgnitas conviene emplear primero la ecuacin
de momentos, para ello se elige el apoyo A. ya que si se aplica la ecuacin Fv
= 0 apareceran las dos valores incgnitas RAv
y RDv
.
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Ahora se aplica la ecuacin de momento M = P x d
[+ MA = 0]: 100 Ton x 5 m + 5 Ton x 5 m RDv x 10 m = 0
Efectuando las operaciones y despejando RBv
; se tiene:500 Ton.m + 25 Ton.m RD
v x 10 m = 0
525 Ton.m = RDv x 10 m
RDv = 525 Ton.m /10 m
RDv= 52.5 Ton
Ahora bien, solo falta conocer el valor de RAv , para ello, se realizara la
sumatoria de fuerzas verticales asumiendo que las fuerzas con sentido hacia
arriba ser positiva
[+ Fv = 0] : RAv + RD
v 5 Ton = 0
Al sustituir; se tiene:
RAv + 52.5 Ton 5 Ton = 0
Al realizar la suma algebraica y despejando RAv :
RAv = 5 Ton 52.5 Ton
RAv = 47.5 Ton
RAv = - 47.5 Ton
Con lo que queda terminado el ejercicio.
Figura 42
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Resumen
Se observa que la estructura simplemente apoyada esta en equilibrio, es
asimtrica razn por la cual los valores de los vectores de reacciones verticales
son diferentes RAv = - 47.5 Ton y RD
v = 52.5 Ton, siendo el valor de la reaccin
en el apoyo A negativa, la cual indica que el sentido es contrario al asumido en
el diagrama ver Fig.41, mientras que RDh = 100 Ton, debido a que la carga
distribuida acta en forma horizontal.
Ejercicio N13
Determinar las reacciones de los apoyos de la siguiente estructura cargada
como se muestra en la Figura 43.
Figura 43
Solucin:
Paso 1: Determinar la Estaticidad
Para determinar la Estaticidad se mantiene el mismo criterio del ejercicio
anterior:
B = 2 ; R = 3 ; N = 3 ; C = 0
Al sustituir, se tiene:
NI=3B+R; NI = 3(2) + 3 = 9
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NE = 3N+C; NE= 3(3) + 0 = 0
Como NI = NE, la estructura es isosttica
Paso 2: Realizar el DCL
Para puntualizar la carga distribuida de tipo rectangular se aplica la formula
del rea de un rectngulo, A = b x h
Donde:
b: base y h: altura
F = 4 m x 100 Kg/m = 400 Kg
Y la carga acta en el centro de la base del rectngulo, es decir a la mitad
de 4 m, 4/2 = 2 m
Con la carga triangular se aplica la formula del rea de un triangulo,
A = (b x h)/2
F = (6 m x 40 Kg/m) / 2 = 120 Kg
Y la carga acta a 2/3 de la base del lado mas bajo del triangulo, es decir a
6x2 / 3 = 4 m
Figura 44
Incgnitas
RAv =?
RAh =?
RCv =?
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Paso 3: Calcular las Reacciones
Para proceder al clculo de las reacciones se aplican las tres ecuaciones de
equilibrio esttico:
FH = 0 MA = 0 Fv = 0
Primeramente se aplica la ecuacin de sumatorias de fuerzas horizontales
para determinar el valor de RAh.
[+ FH = 0] : 120 Kg + RAh = 0
Al despejar, se tiene:
RAh = - 120 Kg
RA = - 120 Kg
Para determinar las otras dos incgnitas conviene emplear primero la
ecuacin de momentos en el apoyo A. ya que si se aplica la ecuacin
Fv = 0 apareceran las dos valores incgnitas RAv y RC
v.
[+ MA = 0]: 120 Kg x 4 m + 400 Kg x 2 m RCv
x 4 m = 0
Efectuando las operaciones y despejando RCv; se tiene:
480 Kg.m + 800 Kg.m RCv x 4 m = 0
1280 Kg.m RCv x 4 m = 0
RCv = 1280 Kg.m / 4 m
RCv = 320 Kg
RCv
= 320 Kg
Ahora bien, solo falta conocer el valor de RAv, por lo que se realizara la
sumatoria de fuerzas verticales asumiendo que las fuerzas con sentido hacia
arriba ser positiva
[+ Fv = 0] : RAv + RC
v 400 Kg = 0
Al sustituir RCv; se tiene:
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RAv + 320 Kg 400 Kg = 0
Al realizar la suma algebraica y despejando RAv :
RAv = 80 Kg
RAv = 80 Kg
Con lo que queda terminado el ejercicio.
Figura 45
Resumen
La estructura simplemente apoyada esta en equilibrio, se observa que es
asimtrica razn por la cual los valores de los vectores de reacciones verticales
son diferentes RAv = 80 Kg y RC
v = 320 Kg, mientras que RAv = - 120 Kg, siendo
el valor de la reaccin horizontal en el apoyo A negativa, la cual indica que el
sentido es contrario al asumido en el diagrama, debido a que la cargadistribuida de tipo triangular acta en forma horizontal.
Ejercicio N14
Determinar las reacciones de los apoyos en la estructura ABC cargada
como se muestra en la Figura 46.
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Figura 46
Solucin:
Paso 1: Determinar la EstaticidadPara determinar la Estaticidad se mantiene el mismo criterio del ejercicio
anterior:
B = 2 ; R = 3 ; N = 3 ; C = 0
Al sustituir, se tiene:
NI = 3B+R; NI = 3(2) + 3 = 9
NE = 3N+C; NE= 3(3) + 0 = 0Como NI = NE, la estructura es isosttica
Paso 2: Realizar el DCL
La estructura tiene una carga de tipo trapezoidal, para puntualizar las cargas
se divide en una de tipo rectangular y otra de tipo triangular
Figura 47
Para puntualizar la carga distribuida de tipo rectangular se aplica la formula
del rea de un rectngulo, A = b x h
Donde:
b: base y h: altura
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F = 6 m x 300 Kg/m = 1800 Kg
Y la carga acta en el centro de la base del rectngulo, es decir a la mitad
de 6 m, 6 / 2 = 3 m
Con la carga triangular se aplica la formula del rea de un triangulo,
A = (b x h)/2
F = (6 m x 600 Kg/m) / 2 = 1800 Kg
Y la carga acta a 1/3 de la base del lado mas alto del triangulo, es decir a
6 / 3 = 2 m
Para la carga de la barra inclinada BC de tipo rectangular, la cual para
puntualizarla se requiere determinar la distancia de BC, recordando la ecuacin
de Pitgoras dp1p2=(x2 + y2)
Donde:
d: distancia inclinada entre dos puntos
X: distancia horizontal
Y: distancia Vertical
Al sustituir;
dBC = ((4 m)2 + (3 m)2)
dBC = (16 m2 + 9 m2)
dBC = (25m2) = 5 m
Para puntualizar la carga distribuida de la barra BC
P = 5 m x 600 Kg/m = 3000 Kg
Y la carga acta en el centro de la base del rectngulo, es decir a la mitad 5
m, 5 / 2 = 2.5 m
Para determinar el ngulo de inclinacin, se realiza: = tan-1(3/4)= 36.87
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El vector de la fuerza inclinada se descompone en Fx y Fy, donde:
FY = 3000 Kg Cos36.87 = 2400 Kg
FX = 3000 Kg Sen36.87 = 1800 Kg
Una vez realizado los clculos de las fuerzas, se dibuja el DCL
Figura 48
Incgnitas
RAv =?
RAh =?
RCv =?
Paso 3: Calcular las Reacciones
Para proceder al clculo de las reacciones se aplican las tres ecuaciones de
equilibrio esttico:
FH = 0 MA = 0 Fv = 0
Primeramente se aplica la ecuacin de sumatorias de fuerzas horizontales
para determinar el valor de RAh.
[+ FH = 0] : - 1800 Kg + RAh = 0
Al despejar, se tiene:
RAh = 1800 Kg
RAh= 1800 Kg
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Para determinar las otras dos incgnitas conviene emplear primero la
ecuacin de momentos en el apoyo A. ya que si se aplica la ecuacin
Fv = 0 apareceran las dos valores incgnitas RAv y RC
v.
[+ MA = 0]: 1800 Kg x 2 m + 1800 Kg x 3 m + 2400 Kg x 8 m + 1800 Kg x 1.5
m RCv x 10 m = 0
Efectuando las operaciones y despejando RCv ;se tiene:
3600 Kg.m + 5400 Kg.m + 19200 Kg.m + 2700 Kg.m RCv x 10 m = 0
30900 Kg.m RCv x 10 m = 0
RCv = 30900 Kg.m /10 m
RCv = 3090 Kg
RCv= 3090 Kg
Ahora bien, para conocer el valor de RAv , se aplica la sumatoria de fuerzas
verticales asumiendo que las fuerzas con sentido hacia arriba ser positiva
[+ Fv = 0] : RAv + RC
v 1800 Kg 1800 Kg 2400 Kg = 0
Al sustituir RCv; se tiene:
RAv + 3090 Kg 1800 Kg 1800 Kg 2400 Kg = 0
RAv + 3090 Kg 6000 Kg = 0
RAv 2910 Kg = 0
Al despejar RAv :
RAv = 2910 Kg
RAv = 2910 Kg
Con lo que queda terminado el ejercicio.
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Figura 49
Resumen
La estructura simplemente apoyada esta en equilibrio, es asimtrica razn
por la cual los valores de los vectores de reacciones verticales son diferentes
RAv = 2910 Kg y RC
v = 3090 Kg, mientras que, se cumpla con el equilibro
horizontal el valor de reaccin RAv = 1800 Kg, debido a que es igual al valor de
la componente Fx de la carga distribuida rectangular que acta en la barra BC.
Ejercicio N15
Determinar las reacciones en los apoyos de la estructura cargada como se
muestra en la Figura 50.
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Figura 50
Solucin:
Paso 1: Determinar la Estaticidad
Para determinar la Estaticidad se mantiene el mismo criterio del ejercicio
anterior:
B = 3 ; R = 3 ; N = 4 ; C = 0
Al sustituir, se tiene:
NI = 3B+R; NI = 3(3) + 3 = 12
NE = 3N+C; NE = 3(4) + 0 = 12
Como NI=NE, la estructura es isosttica
Paso 2: Realizar el DCL
Para puntualizar la carga que esta en la barra inclinada BC, se requiere
determinar la distancia inclinada de BC, se aplica la ecuacin de Pitgoras
dp1p2=(x2 + y2)
Donde:
d: distancia inclinada entre dos puntos
X: distancia horizontal
Y: distancia Vertical
Al sustituir;
dBC = ((8 m)2 + (2 m)2)
dBC = (64 m2 + 4 m2)
dBC = (68m2) = 8.25 m
Para puntualizar la carga distribuida de la barra BC
F = 8.25 m x 100 KN/m = 825 KN
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Figura 51
Y la carga acta en el centro de la base del rectngulo, es decir, 8.25/2 =
4.125 m
Y la carga acta en el centro de la base del rectngulo, es decir, 8.25/2 =
4.125 m
Para determinar el ngulo de inclinacin, se realiza:
= tan-1(2/8)= 14.04
El vector de la fuerza inclinada se descompone en Fx y Fy, donde:
FY = 825 KN Cos14.04 = 800.35 KN
FX = 825 KN Sen14.04 = 200.14 KN
Figura 52
Una vez realizado los clculos de las fuerzas, se dibuja el DCL
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Figura 53
Incgnitas
RAv =?
RDh =?
RDv =?
Paso 3: Calcular las Reacciones
Para proceder al clculo de las reacciones se aplican las tres ecuaciones de
equilibrio esttico:
FH = 0 MA = 0 Fv = 0
Primeramente se aplica la ecuacin de sumatorias de fuerzas horizontales
para determinar el valor de RAh.
[+ FH = 0] : 30 KN + 200.14 KN + 60 KN - RDh = 0
Al despejar, se tiene:
RDh = 290.14 KN
RD = 290.14 KN
Para determinar las dos incgnitas se emplea primero la ecuacin de
momentos en el apoyo A. debido a que si se aplica la ecuacin Fv = 0
apareceran los dos valores incgnitas RAv y RC
v.
[+ MA = 0]: 30 KN x 6 m + 200.14 KN x 7 m + 800.35 KNx4 m + 60 KN x 8 m
RDv x 8 m = 0
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Efectuando las operaciones y despejando RDv; se tiene:
180 KN.m + 1400.98 KN.m + 3201.4 KN.m + 480 KN.m RDv x 8 m = 0
RDv = 5262.38 KN.m / 8 m
RDv = 657.80 KN
RDv= 657.80 KN
Ahora bien, para finalizar se calcula el valor de RAv , la cual se aplica la
sumatoria de fuerzas verticales asumiendo que las fuerzas con sentido hacia
arriba ser positiva
[+ Fv = 0] : RAv + RD
v 800.35 KN= 0
Al sustituir RDv; se tiene:
RAv + 657.80 KN 800.35 KN= 0
RAv 142.55 KN = 0
Al despejar RAv :
RAv = 142.55 KN
RAv = 142.55 KN
Con lo que queda terminado el ejercicio.
Figura 54
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Resumen
La estructura simplemente apoyada esta en equilibrio, es asimtrica razn
por la cual los valores de los vectores de reacciones verticales son diferentes
RAv = 142.55KN y RD
v = 657.80KN, y a su vez esta en equilibro
horizontalmente RAh = 290.14 KN siendo el valor igual al de la componente Fx
de la carga distribuida de tipo rectangular acta en la barra BC en forma
horizontal como las otras dos fuerzas de 30 KN y 60 KN que estn
respectivamente en el nodo B y C de la estructura.
Ejercicio N16
Determinar las reacciones en los apoyos de la estructura cargada como se
muestra en Figura 55.
Figura 55
Solucin:
Paso 1: Determinar la Estaticidad
Para determinar la Estaticidad se mantiene el mismo criterio del ejercicio
anterior:
B = 2 ; R = 4 ; N = 3 ; C = 1
Al sustituir, se tiene:
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NI = 3B+R; NI = 3(2)+ 4 = 10
NE = 3N+C; NE = 3(3) + 1 = 10
Como NI=NE, la estructura es isosttica
Paso 2: Realizar el DCL
La carga distribuida de tipo rectangular se divide en dos partes iguales una
para la barra AB y otra para la barra BC.
Al puntualizar la carga distribuida se tiene:
F = 3 m x 100 KN/m = 300 KN
La carga acta en el centro de la base del rectngulo, es decir, 3/2=1.5 m
Una vez realizado los clculos de las fuerzas, se dibuja el DCL
Figura 56
Incgnitas
RAv =?
RAh =?
RCh =?
RCv =?
Paso 3: Calcular las Reacciones
Para la estructura con una rotula, para determinar las reacciones
desconocidas, se aplican cuatro ecuaciones independiente de la esttica, a
saber tres de equilibrio y una de condicin, as como:
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MA = 0 Fv = 0 MBC = 0 FH = 0
Se comenzara por determinar el valor de las reaccin RCv, con aplicar la
ecuacin de sumatoria de momento en el apoyo A, y se consideran todas las
fuerzas que actan en la estructura.
[+ MA = 0]: 300 KN x 1.5 m + 300 KN x 4.5 m - RC
v x 6 m = 0
Efectuando las operaciones, se tiene:
1800 KN.m- RCv x 6 m = 0
Despejar RCv , se tiene:
RCv = 300 KN
RCv = 300 KN
Una vez determinada la primera reaccin vertical RCv, ahora con la ecuacin
de sumatoria de fuerzas verticales se determina RAv.
[+F
v= 0] : R
A
v + RC
v
300 KN
300 KN = 0
RAv + 300 KN 300 KN 300 KN = 0
Al realizar la suma algebraica y despejando RAv
RAv 300 KN = 0
RAv = 300 KN
RAv = 300 KN
Ahora se aplicara la sumatoria de momento en la rotula B a la derecha, es
decir al apoyo C, y as determinar la incgnita RCh , considerar el diagrama de
la Figura 57
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Figura 57
[+ MBC = 0]: 300 KN x 1.5 m + RCh x 2 m - RC
v x 3 m = 0
Al sustituir RCv
= 300 KN, se tiene:300 KN x 1.5 m + RC
h x 2 m 300 KN x 3 m = 0
Efectuando las operaciones y despejar la incgnita,se tiene:
RCh x 2 m 450 KN.m = 0
RCh = 450 KN.m / 2 m
RCh = 225 KN
RCh
= 225 KN
Para finalizar se aplica la ecuacin de sumatorias de fuerzas horizontalespara
obtener el valor de RAh.
[+ FH = 0] : RAh - RC
h = 0
RAh - 225 KN = 0
Al despejar:RA
h = 225 KN
RA = 225 KN
Con lo que queda terminado el ejercicio.
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Figura 58
Resumen
Para la estructura con una articulacin interna, para determinar las
reacciones, se aplicaron cuatro ecuaciones independiente de la esttica, a
saber tres de equilibrio y una de condicin, primeramente se aplic la
ecuacin de momento en el apoyo A, se considero toda las fuerzas que actan
en la estructura para as, determinar el valor de las reacciones verticales R Cv =
300 KN, luego con la ecuacin de sumatoria de fuerzas verticales se obtuvo la
reaccin vertical en el apoyo A, RAv = 300 KN, para aplicar la ecuacin de
condicin MBC , se dividi la estructura en la rotula y as obtener la reaccin RCh
= 225 KN.
Bien para finalizar con las incgnitas de las reacciones horizontales, se
utilizo la ecuacin de sumatoria de fuerzas horizontales para obtener el valor de
RAh = 225 KN. Adems se observa que la estructura es simtrica por lo cual los
valores de las reacciones horizontales y reacciones verticales son iguales en
los apoyos A y C respectivamente.
Ejercicio N17
Determine las reacciones en los apoyos de la estructura cargada como se
muestra en la Figura 59.
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Figura 59
Solucin:
Paso 1: Determinar la Estaticidad,
B = 4 ; R = 5 ; N = 5 ; C = 2
Al sustituir, se tiene:
NI = 3B+R; NI = 3(4) + 5 = 17NE = 3N+C; NE = 3(5) + 2 = 17
Como NI=NE, La viga es isosttica
Paso 2: Realizar el DCL
Para puntualizar la carga distribuida de tipo rectangular se divide en dos
rectngulos iguales.
F 1 = F 2 = (3 m x 30 KN/m) = 90 KN
Y la carga acta a la mitad de la base del rectngulo, es decir a 3/2=1.5 m
F = (9 m x 6 KN/m)/2 = 27 KN
Y la carga acta a 1/3 de la base del lado mas alto del triangulo, es decir a
9/3 = 3 m
-
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Figura 60
Incgnitas
RAh =?
RAv =?
MA =?
REv
=?RE
h =?
Paso 3: Calcular las Reacciones
En esta estructura, para determinar las reacciones desconocidas, se aplican
cinco ecuaciones independiente de la esttica, a saber tres de equilibrio y dos
de condicin, as como:
MCE = 0 MBE = 0 FH = 0 Fv = 0 MA = 0Primeramente se aplicara la sumatoria de momento en la rotula C a la
derecha, es decir al apoyo E, y obtener una ecuacin con las dos incgnitas
REv y RE
h.
[+ MCE = 0] : 90 KN x 1.5 m + 3 KN.m + REh x 9 m - RE
v x 3 m = 0
Efectuando las operaciones y ordenando los trminos; se tiene la primeraecuacin :
-
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9 REh 3 RE
v = 138
9 REh 3 RE
v = - 138 ecuacin (1)
Ahora bien, se aplicara la sumatoria de momento en la rotula B,considerando toda las fuerzas que actan a la derecha de B en la estructura
ver Figura 57, para obtener la segunda ecuacin con las mismas incgnitas de
la anterior ,y as utilizar el mtodo de sustitucin para determinar los valores de
las reacciones
Figura 61
[+ MBE = 0]:
90 KN x 1.5 m + 90 KN x 4.5 m + 3 KN.m + REh x 9 m - RE
v x 6 m = 0
Efectuando las operaciones y ordenando los trminos; se tiene la segunda
ecuacin :
9 REh 6 REv = 543
9 REh - 6 RE
v = - 543 ecuacin (2)
Con la relacin de las dos ecuaciones obtenidas, se aplica el mtodo de
simplificacin para as determinar las incgnitas
Se multiplica por (-1) la ecuacin (1), luego se le resta a la ecuacin (2)
-
8/23/2019 Conociendo Prticos
25/32
9 REh + 3 RE
v = 138
9 REh 6 RE
v = 543
3 REv = 405
Al despejar REv; se tiene:
REv = 135 KN
REv= 135 KN
Se sustituye el valor de REv en la ecuacin (1),
9 REh 3 (135) = 138
9 REh 405 = 138
Despus de realizar las operaciones matemticas correspondientes, se
obtiene REh:
REh = 267 KN.m / 9m
REh = 29.67 KN
RE = 29.67 KN
Al aplicar la ecuacin de sumatorias de fuerzas horizontalesse obtiene el
valor de RAh.
[+ FH = 0] : RAh + 27 KN + 10 KN - RE
h = 0
RAh + 27 KN + 10 KN 29.65 KN = 0
Al realizar la suma algebraica y despejando RAh
RAh + 37 KN 29.65 KN = 0
RAh = 7.35 KN
RAh = - 7.35 KN
Ahora para determinar RAv se aplica la ecuacin de sumatoria de fuerzas
verticales
[+ Fv = 0] : RAv + RE
v 90 KN 90 KN = 0
RAv + 135 KN 90 KN 90 KN = 0
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8/23/2019 Conociendo Prticos
26/32
Al realizar la suma algebraica y despejando RAv
RAv 45 KN = 0
RAv = 45 KN
RAv = 45 KN
Ahora bien, para finalizar se aplicara la sumatoria de momento en el
empotramiento A, considerando toda las fuerzas que actan en la estructura.
[+ MA = 0] : MA + 27 KN x 3 m + 90 KN x 1.5 m + 90 KN x 4.5 m + 10 KN x 9
m + 3 KN.m RE
v x 6 m = 0
MA + 714 KN.m 135 KN x 6 m = 0
MA 96 KN.m = 0
MA = 96 KN.m
MA = - 96 KN.m
Con lo que queda terminado el ejercicio.
Figura 62
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8/23/2019 Conociendo Prticos
27/32
Resumen
Para la estructura con dos articulacin interna, en la cual se aplicaron cinco
ecuaciones independiente de la esttica, a saber tres de equilibrio y dos de
condicin, para determinar las reacciones, primeramente se dividi la
estructura en la rotula C y as aplicar la primera ecuacin de condicin MCE y
se obtiene en funcin de las dos incgnitas del apoyo fijo E, Luego para aplicar
la segunda ecuacin de condicin MBE, en la rotula B y determinar la segunda
ecuacin en funcin de las mismas incgnitas del apoyo fijo E, esto con el fin
de utilizar el mtodo de sustitucin y determinar el valor de las reacciones REv =
135 KN y REh = 29.67 KN.
Ahora bien una vez determinadas las dos reacciones del apoyo fijo E, con la
ecuacin de sumatorias de fuerzas verticales y horizontales se obtienen los
valores de RAh = -7.33 KN y RA
v = 45 KN respectivamente, el singo negativo de
la reaccin horizontal en el empotramiento indica que el sentido es contrario al
asumido, sea hacia la izquierda , para finalizar se aplic la quinta ecuacin,
sumatoria de momento en el apoyo A, considerando toda las fuerzas que
actan en la estructura, la cual resulto MA= - 96 KN.m, el singo negativo del
momento en el empotramiento indica que el sentido es contrario al asumido, es
decir gira en sentido horario.
Ejercicio N18
Determinar las reacciones en los apoyos de la estructura cargada como se
muestra en la Figura 63.
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Figura 63
Solucin:
Paso 1: Determinar la Estaticidad
Para determinar la Estaticidad se mantiene la misma ecuacin:
B = 5 ; R = 4 ; N = 6 ; C = 1
Al sustituir, se tiene:
NI = 3B+R; NI = 3(5) + 4 = 19
NE = 3N+C; NE = 3(6) + 1 = 19
Como NI=NE, la estructura es isosttica
Paso 2: Realizar el DCL
Para puntualizar la carga que esta en la barra inclinada BC, se requiere
primero determinar la distancia inclinada de BC, la cual se aplicara la ecuacin
de Pitgoras dp1p2=(x2 + y2).
Donde:
d: distancia inclinada entre dos puntos
X: distancia horizontal
Y: distancia Vertical
Al sustituir;
dBC = ((4 m)2 + (3 m)2)
dBC = (16 m2 + 9 m2)
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dBC = (25m2) = 5 m
Para puntualizar la carga distribuida de la barra BC
F = 5 m x 10 KN/m = 50 KN
Figura 64
Y la carga acta en el centro de la base del rectngulo, es decir, 5 / 2 = 2.5
m
Para determinar el ngulo de inclinacin, se realiza:
= tan-1(3/4)= 36.87
El vector de la fuerza inclinada se descompone en Fx y Fy, donde:FY = 50 KN Cos36.87 = 40 KN
FX = 50 KN Sen36.87 = 30 KN
Una vez realizado los clculos de las fuerzas, se dibuja el DCL
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Figura 65
Incgnitas
RAv =?
RAh =?
REh =?
REv =?
Paso 3: Calcular las Reacciones
En esta estructura, para determinar las reacciones desconocidas, se aplican
cuatro ecuaciones independiente de la esttica, a saber tres de equilibrio y una
de condicin, as como:
MCE = 0 FH = 0 Fv = 0 MA = 0
Para determinar la incgnita REv se emplea primero la ecuacin de
momentos en el apoyo A.
[+ MA = 0]:
3 KN x 4 m + 30 KN x 5.5 m + 40 KN x 2 m + 40 KN x 6 m 30 KN x 5.5 m + 8
KN x 9 m REv x 8 m = 0
Efectuando las operaciones y despejando REv; se tiene:
12 KN.m + 165 KN.m + 80 KN.m + 240 KN.m 165 KN.m + 72 KN.m 8 REv = 0
404 KN.m 8 REv = 0
REv = 404 KN.m / 8 m
REv = 50.5 KN
REv= 50.5 KN
Ahora bien, calcular el valor de RAv, se aplica la sumatoria de fuerzas
verticales asumiendo que las fuerzas con sentido hacia arriba ser positiva
[+ Fv = 0] : RAv + RE
v 40 KN 40 KN 8 KN= 0
Al sustituir REv; se tiene:
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RAv + 50.5 KN 88 KN= 0
RAv 37.5 KN = 0
Al despejar RAv :
RAv = 37.5 KN
RAv = 37.5 KN
Para determinar la incgnitas REh, se emplea aplica la ecuacin de
condicin MCE = 0 , de la rotula C a la derecha.
[+ MCE = 0]:40 KN x 2 m + 30 KN x 1.5 m + 8 KN x 5 m RE
v x 4 m + REh x 7 m = 0
Efectuando las operaciones y despejando REh; se tiene:
80 KN.m + 45 KN.m + 40 KN.m 202 KN.m + 7 REh = 0
37 KN.m + 7 REh = 0
REh = 37 KN.m / 7 m
REh = 5.28 KN
RE = 5.28 KN
Ahora, para finalizar se calcula el valor se aplica la ecuacin de sumatorias
de fuerzas horizontalespara determinar el valor de RAh.
[+ FH = 0] : RAh + 3 KN + 30 KN 30 KN - RE
h = 0
RA
h + 3 KN + 30 KN 30 KN 5.28 KN = 0
Al despejar, se tiene:
RAh = 2.28 KN
RAh= 2.28 KN
Con lo que queda terminado el ejercicio.
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Figura 66
Resumen
La estructura esta en equilibrio, para puntualizar la carga distribuida de tipo
rectangular, se dividi en dos rectngulos iguales por ser simtrica, para la
cual, se aplic la ecuacin de Pitgoras para obtener el valor de la distancia
inclinada de la barra BC, y as conseguir la componente vertical y horizontaldel vector inclinado, que se aprecian en el DCL, las reacciones desconocidas,
se determinaron aplicando cuatro ecuaciones independiente de la esttica, a
saber tres de equilibrio y una de condicin, como la estructura es asimtrica,
motivo por la cual, los valores de los vectores de reacciones verticales y
horizontales son diferentes RAv = 37.5 KN y RE
v = 50.5 KN, RAh = 2.28 KN y
REh = 5.28 KN.