Método de las fuerzas para el cálculo de sistemas hiperestáticos

Este método es válido para el cálculo de estructuras con hiperestaticidad externa y/o con hiperestaticidad interna.

Las incógnitas en este método son fuerzas (esfuerzos o reacciones). El método consiste en escoger tantas incógnitas hiperestáticas como grado de hiperestaticidad presente la estructura. Tales incógnitas son aplicadas como cargas exteriores sobre la estructura inicial, exenta de los grados de libertad que éstas incógnitas coaccionaban. De esta forma, la estructura original se transforma en una estructura isostática denominada estructura isostática fundamental. Por tanto, las reacciones y las leyes de esfuerzos de la estructura isostática fundamental son función de las cargas externas y de las reacciones hiperestáticas.

En la estructura hiperestática de la Figura 14.1 a), de grado de hiperestaticidad $ h_a = 2$, se han escogido el momento en A y la reacción horizontal en B como incógnitas hiperestáticas. La estructura isóstatica fundamental es la mostrada en la Figura 14.1 b).

Figura 14.1: a) Estructura hiperestática. b) Estructura isostática fundamental
Image 1-sistemas-hiperestaticos

Debe verificarse que los desplazamientos en los grados de libertad suprimidos de la estructura hiperestática coincidan con los de la estructura isostática fundamental. Esto implica el planteamiento de tantas ecuaciones de compatibilidad de desplazamientos como incógnitas hiperestáticas. Resolviendo el sistema formado por las ecuaciones de compatibilidad se obtiene el valor de las incógnitas hiperestáticas.

Desde un punto de vista práctico, es necesario realizar los siguientes pasos para resolver un problema hiperestático:

  1. Determinación del grado de hiperestaticidad, selección de las incógnitas hiperestáticas y obtención la estructura isostática fundamental
  2. Obtención de las leyes de esfuerzos de la estructura isostática fundamental
  3. Planteamiento del sistema de ecuaciones de compatibilidad
  4. Obtención de las incógnitas hiperestática mediante la resolución del sistema de ecuaciones de compatibilidad
  5. Resolución de la estructura isóstatica fundamental con las reacciones hiperestáticas actuando como cargas exteriores