Método de las fuerzas
Introducción
En ingeniería estructural, el Método de flexibilidad es el clásico método consistente en servirse de deformación para calcular fuerzas en miembros y desplazamientos en sistemas estructurales. Su versión moderna formulada en términos de la matriz de flexibilidad de los miembros también es conocida como Método de Matriz de Fuerza debido al uso de las fuerzas en los miembros como las primariamente conocidas.
Flexibilidad de Miembros
La flexibilidad es el inverso de la rigidez. Por ejemplo, considérese un resorte que tiene Q y q como, respectivamente, su fuerza y su deformación:.
La relación de flexibilidad de un miembro típico tiene la siguiente forma general:.
donde.
Para un sistema compuesto de muchos miembros interconectados en puntos llamados nodos, las relaciones de flexibilidad de los miembros pueden ser puestas juntas dentro de una sola ecuación de matriz, soltando el superíndice m:.
donde M es el número total de características de deformación de miembros o fuerzas en el sistema.
A diferencia del método matricial de la rigidez, donde las relaciones de rigidez de los miembros pueden ser integradas fácilmente mediante el equilibrio nodal y condiciones de compatibilidad, la presente forma de flexibilidad de la ecuación (2) presenta serias dificultades. Con fuerzas de miembros como las primeras desconocidas, el número de ecuaciones de equilibrio nodal es insuficiente para la solución, en general (a menos que el sistema sea estáticamente indeterminado).
Ecuaciones de Equilibrio Nodal
Para resolver esta dificultad, primero hacemos uso de las ecuaciones de equilibrio nodal en disposición de reducir el número de fuerzas desconocidas en miembros independientes. Las ecuaciones de equilibrio nodal para el sistema tienen la forma:.
donde.
En el caso de los sistemas determinados, la matriz b es cuadrada y la solución para Q puede ser encontrada inmediatamente (3) siempre que el sistema sea estable.