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Caso 07 — Viga con una péndola elástica bajo múltiples cargas concentradas

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Una viga de madera está apoyada en ambos extremos y sometida a dos cargas verticales concentradas. En un punto intermedio, la viga está conectada a una barra de suspensión de acero vertical anclada a un soporte superior. Se evalúan la deflexión vertical del punto de conexión, las reacciones de apoyo y la fuerza axial en la barra de suspensión. Este caso de verificación valida la interacción entre elementos viga y elementos armadura en un sistema estructural compuesto, incluyendo el cálculo correcto de deflexiones, reacciones de apoyo y fuerzas internas.

Descripción

Considere la estructura compuesta que se muestra en la figura. Una viga de madera de 15 m (sección transversal 15×20 cm) está apoyada en los puntos A y E. Dos cargas verticales actúan sobre la viga: 6 kN en el punto B y 2.4 kN en el punto D. En el punto C, la viga está conectada a una barra de acero de 12 mm de diámetro y 12 m de largo, la cual está anclada a un soporte superior en F.

Determinar:

Esquema estructural

Beam with an elastic hanger subjected to multiple concentrated loads

Geometría, condiciones de borde y aplicaciones de carga utilizadas en el modelo de verificación.

Parámetros del modelo

ParámetroValor
Tipo de elementoBeam element, truss element
MaterialSteel, 2.0 × 10⁸ kN/m²; Timber, E = 1.0×10⁷ kN/m²
Propiedades de la secciónTimber beam: 0.15×0.20 m; Hanger: Ø0.012 m
Condiciones de bordeNode A – pinned; Node E – roller; Node F – pinned
CargasNodal load −6 kN at node B; −2.4 kN at node D

Resultados numéricos

Desplazamientos

Deformed shape and reactions of a beam under nodal loads

Resultados de tabla de RodX

Internal force results for steel hanger rod

Comparación de deflexiones (mm)

Nodo Solución analítica RodX
Δy(C)−3.256−3.256

Comparación de fuerza axial (kN)

Barra Solución analítica RodX
56.1376.137

Comparación de reacciones en los apoyos (kN)

Nodo Solución analítica RodX
A2.2252.225
E0.03770.0377

Los resultados numéricos obtenidos con RodX están en concordancia con la solución analítica.

Referencia

  1. C.K. Wang, Intermediate Structural Analysis, McGraw-Hill, 1985, p. 586.