8. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
7
σ = Stress فشا
ر
كورتكراوةكان َمايه
:
A = Area ِووبةرر
L= Length َذىيدر
H= Height بةرزى
W= Width ثانى
D or DOF = Deformation ro Degree Of Freedom(Rotation & Displacement) سةربةست ِانىرسو و َنالجو ِادةىر
K= Stiffness Matrix ِيزكراوةر َوةىيش بة مةواد ِةقىر
F= Load بارستايى
E= Modulus of Elasticity ِيريج ِادةىر
G= Shear Modulus (Modulus of Rigidity) ِينرب و ِانرسو بؤ ِىريج ِادةىر
J= Polar moment of inertia
Ix = moment of inertia about( x)
Iy= moment of inertia about (y)
Iz = moment of inertia about (z)
X, Z, Y= Axis Direction
RX, RZ, RY= Rotation About Axis
B. M. D= Bending Moment Diagram
S. F. D= Shear Force Diagram
A. F. D= Axial Force Diagram
MZ = Moment about (z)
My = Moment about (y)
Mx = Torsion (Moment about (x))
SZ = Shear Force about (z)
Sy = Shear Force about (y)
AX = Axial Force
FER = Fixed End Reaction
PER = Pinned End Reaction
C = Compression
T = Tension
JFV= Joint Force Vector
θx, θy, θz=Rotate Angle About Axis
∆𝑥, ∆𝑦, ∆𝑧 = Displacement Direct Axis
θ= Rotate Angle
∆= Displacement
13. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
12
_ +
+
+
3D Drawing Diagrams of Forces and Moments:
2D Drawing Diagrams of Forces and Moments:
B.M.D(z) B.M.D(y)
B.M.D(x) S.F.D(y)
S.F.D(z) A.F.D(x)
.َشنييدةك َنةيو خوارةوة َوةىيش بةم َكارىلَيه
زةبرةكان َزويه
B.M.D S.F.D
14. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
13
:َطرةكانلهة كاردانةوةى ذمارةى و َكارىلَيه و جؤر بة تايبةت خشتةى
َداضونةوةيةكيث
بؤ
َزةكانيه بوونى دابةش و ئةندازةيةكان َوةيش
:
Supports
كان َطرةلهة جؤرى
َنةكةىيو
Number of
Reactions
كاردانةوةكان ذمارةى َبينىيت
2D 3D
Fix 3 6
( لة كاردانةوةكانى ذمارةى
2D
يةك َزويه دوو )
زةبرة
( لة َمالبة
3D
زةبرة َىس َزويه َىس )
.
Pin(Hinge)
(ball &Socket)
2 3 ِاطرر وةك سفرة تيايدا زةبر
.
Roller 1 1
ِاطرةر جؤة ئةم
َرةكاندايسؤفتو لة
كة هةية جؤرى زؤرترين
َتيِردةطؤ جؤرةكةى َرةىيطو بة كاردانةوةكانى ذمارةى
.
Cable 1 1 َةكةيةلَبيك ئاراستةى بة كاردانةوةكةى
.
Internal Hinge 2 3 سفرة تيايدا زةبر
.
0,0,9
FAH
FAF
H
G
F
E
D
C
B
A
3,8,0
0,8,0
3,0,9
3,0,0
Z
Y
X
0,0,0
0,8,9
3,8,9
(X,Y,Z)
LAH = √(XH − XA)2 + (YH − YA)2 + (ZH − ZA)2
2
دوورى َىس بؤ
LAF = √(XF − XA)2 + (ZF − ZA)2
2
تةوةرةكان َرةىيطو بة دوورى دوو بؤ
FX(AH) = FAH ∗
XH − XA
LAH
FY(AH) = FAH ∗
YH − YA
LAH
FZ(AH) = FAH ∗
ZH − ZA
LAH
FX(AF) = FAF ∗
XF − XA
LAF
FZ(AF) = FAF ∗
ZF − ZA
LAF
cos 𝜃𝑋(𝐴𝐻) =
XH − XA
LAH
cos 𝜃𝑌(𝐴𝐻) =
YH − YA
LAH
cos 𝜃𝑍(𝐴𝐻) =
ZH − ZA
LAH
cos 𝜃𝑋(𝐴𝐹) =
XF − XA
LAF
cos 𝜃𝑍(𝐴𝐹) =
ZF − ZA
LAF
θ = 𝐴𝑛𝑔𝑙𝑒 𝐵𝑒𝑡𝑤𝑒𝑒𝑛 𝑙𝑖𝑛𝑒 𝑡𝑜 𝑎𝑥𝑖𝑠
15. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
14
1
2
4
3
5
6
7
َداضونةيث
ياساكان بؤ وةيةك
:
لة بريتني سورن ِةنطىر بة ياساكاندا لة كة بةشةى ئةم
(
K
)
.َوازةكةىيش بؤ ئةندامةكة ى
T =
GJ
L
θ
T =
GJ
L
θ
δ𝑆 = ρθ
γ =
𝛿𝑆
L
=
𝜌𝜃
𝐿
τ =
𝑇𝜌
J
T =
GJ
L
θ
G =
𝜏
γ
T = Torque
𝑀𝐴𝐵 =
4𝐸𝐼𝜃
𝐿 𝑀𝐵𝐴 =
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
L
A B
θ
𝑆𝐴𝐵 =
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
𝑆𝐵𝐴 =
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
𝑀𝐴𝐵 =
4𝐸𝐼
𝐿
𝜃
𝑀𝐵𝐴 =
2𝐸𝐼
𝐿
𝜃
𝑆𝐴𝐵 =
6𝐸𝐼
𝐿2
𝜃
𝑆𝐵𝐴 = −
6𝐸𝐼
𝐿2
𝜃
𝑀𝐵𝐴 =
6𝐸𝐼
𝐿2
∆
𝑀𝐴𝐵 =
6𝐸𝐼
𝐿2
∆
𝑆𝐴𝐵 =
12𝐸𝐼
𝐿3
∆
𝑆𝐵𝐴 = −
12𝐸𝐼
𝐿3
∆
L
∆
𝑀𝐵𝐴 =
6𝐸𝐼∆
𝐿2
𝑀𝐴𝐵 =
6𝐸𝐼∆
𝐿2
A B
𝑆𝐴𝐵 =
12𝐸𝐼∆
𝐿3
𝑆𝐵𝐴 =
12𝐸𝐼∆
𝐿3
∆
𝐹 =
𝐸𝐴∆
𝐿
A B
𝐹 =
𝐸𝐴∆
𝐿
σ =
F
A
ϵ =
∆
L
E =
𝜎
ϵ
F =
EA
L
∆
ϵ =Unit Tensile or Compressive strain (َفشاري)ج
A B
L
L
𝐀𝐱𝐢𝐚𝐥 𝐅𝐨𝐫𝐜𝐞
𝐓𝐨𝐫𝐬𝐢𝐨𝐧
𝐑𝐨𝐭𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧
𝐃𝐞𝐟𝐨𝐫𝐦𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧
16. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
15
W
W
Y
Z
Y
Z
Y
Z
D
H
Square Member
Rectangular member
Circular member
بة تايبةت خشتةى
يةكة
َماىيه و
بةكارهاتوو
:
بة تايبةت خشتةى
ِطةىرب تايبةمتةندى
:ئةندامةكان
(
J
)
x
I
y
I
z
I
Area
Member Type
π
32
D4
π
64
D4
π
64
D4
π
4
D2
HW3
(
1
3
− 0.21
𝑊
𝐻
(1 −
𝑊4
12𝐻4))
HW3
12
WH3
12
H ∗ W
2.25
16
W4
W4
12
W4
12
W2
Quantity Unit Symbol Formula
Length Meter L m
Height Meter H m
Width Meter W m
Area Square Meter A m2
Force Kilogram F kg
Stress Kilogram per Square Meter σ kg/ m2
Modulus of elasticity Kilogram per Square Meter E kg/ m2
Shear modulus Kilogram per Square Meter G kg/ m2
Moment of inertia Meter to fourth power I m4
Polar moment of inertia Meter to fourth power J m4
Rotate angle Rad R R
Displacement Meter ∆ m
Bending moment Kilogram. Meter M kg. m
Torsion Kilogram. Meter T kg. m
17. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
16
3D Structural Analysis
دووريدا َىس لة َكهاتةكانيث شيكارى
Stiffness Method
يةكةم بةشى
(
Direct Stiffness Method
)
20. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
19
Set
Typical Beam
θB ΘC
θB θB
Θ1 Θ2
D3
θB
A
A D1
D2
D3
1- Direct Stiffness Method :
َكييةك
لة
ِر
( َطاكانىي
Stiffness Method
لة بريتية )
(
Direct Stiffness Method
)
( َتيدةوتر َشىيث وة
Matrix Stiffness Method
)
( سةرةكيةكةى ياسا َطايةدايِر لةم كة
Stiffness Method
َكهاتةكيث ئةندامى و ِانكاريةكرطؤ هيض َيبةب َتيَنريدةه بةكار )
َللةطة َنيَكدةخريِر ان
وة .ياساكة
َؤزةكانلئا َكهاتةيث شيكارى بؤ َننيدةه بةكارى َرةكانيسؤفتو كة تايبةتة َكىيشيكار
(
Complex Structures
)
.
باوترين َطايةيِر ئةم
( َكارىيَبةجيج
finite element method
)
.ة
: 2D Structure
كة َكهاتانةنيث ئةو
ِووتةخدانر يةك لة
َتيدةطوجن
َزيه
زةبر و
(
Load, Moment
)
لة
ِوتةختدار هةمان
كاري
خبةنة طةرى
سةر
.
1- 2D Beams Analysis by Direct Stiffness Method
هةنطاوةكانى
شيكاركردن
:
1
-
( Degree of Freedom )
ى
(
Structure
)
دةكةين ديارى كة ة
َةلجو لة بريتية كة
ِانىرسو و
َةكانلخا
(
Translation and Rotation
)
بةم
قةبارةى َوةيش
ستيفنس
َتيدةردةكةو بؤ ماتريكسةكةمان
,
( بؤ
Beam
َوةىيش بةم )
خوارةوةية
.
2
-
(
Structure
ةكة )
و دةكةين بةش بةش َةكاندالخا لة
(
Fixed End Reaction
)
بؤ ئةدؤزينةوة
يةكةلة يةك
Deformation
(
Rotation, Shear , Axial
)
( َىيث بة
DOF
دةدؤزينةوة ماتريكسةكة ستيفنس بةمةش كان ة )
خوارةوة َوةىيش بةم
.
Rotation Deformation for Fixed-Fixed (θ=1)
L L
(0,0,0) (8,0,0) (14,0,0) (20,0,0)
(22,0,0)
θ
A D
B C A B A B
DOF=2 or 3 DOF=1 or 4 DOF=3 or DOF=1
DOF=1 or DOF=0
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
A B
θ
4𝐸𝐼𝜃
𝐿
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
A B
θ
4𝐸𝐼𝜃
𝐿
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
Y X
Z
Global Axis
طشتى تةوةرةى
X
y
Local Axis
تةوةرةى
ئةندامةكة
DOF=3
21. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
20
Rotation Deformation for Fixed-Hinge (θ=1)
Shear Deformation for Fixed-Fixed(∆=1)
Shear Deformation for Fixed-Hinge (∆=1)
Axial Deformation for Fixed-Fixed (∆=1)
Axial Deformation for Fixed-Hinge (∆=1)
( َوازىيش تةنها ئةطةر
Fixed-Fixed
)
َرينيَبذلهة
ئةندامةكان طشت بؤ ِدةكةينةوةرث خوارةوة خشتةى ئةم ئةوا
.
EA/L
3
12EI/L
2
6EI/L
4EI/L
2EI/L
I
E
A
Height(H)
Width(W)
Length(L)
Member
A-B
A B
θ
3𝐸𝐼𝜃
𝐿
3𝐸𝐼𝜃
𝐿2
3𝐸𝐼𝜃
𝐿2
A B
θ
3𝐸𝐼𝜃
𝐿
3𝐸𝐼𝜃
𝐿2
3𝐸𝐼𝜃
𝐿2
∆
6𝐸𝐼∆
𝐿2
A B 6𝐸𝐼∆
𝐿2
12𝐸𝐼∆
𝐿3
12𝐸𝐼∆
𝐿3
∆
6𝐸𝐼∆
𝐿2
6𝐸𝐼∆
𝐿2
A B
12𝐸𝐼∆
𝐿3
12𝐸𝐼∆
𝐿3
∆
3𝐸𝐼∆
𝐿2
A B
3𝐸𝐼∆
𝐿3
3𝐸𝐼∆
𝐿3
3𝐸𝐼∆
𝐿2
A B
3𝐸𝐼∆
𝐿3
3𝐸𝐼∆
𝐿3
∆
∆
𝐸𝐴∆
𝐿
A B 𝐸𝐴∆
𝐿
∆
𝐸𝐴∆
𝐿
A B 𝐸𝐴∆
𝐿
∆
𝐸𝐴∆
𝐿
A B 𝐸𝐴∆
𝐿
∆
𝐸𝐴∆
𝐿
A B 𝐸𝐴∆
𝐿
L L
L
L L
L
L
L
L
L
23. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
22
[
K11 K12 K13 K14 K15 K16
K21 K22 K23 K24 K25 K26
K31 K32 K33 K34 K35 K36
K41 K42 K43 K44 K45 K46
K51 K52 K53 K54 K55 K56
K61 K62 K63 K64 K65 K66 ]
[
1.6EI
0
−0.96EI
0
0
0 ]
[
K11
K21
K31
K41
K51
K61]
=
Example (2) Draw B.M.D & calculate S.F for the Beam shown due to the Loads shown and
vertical settlement at Support (D =0.01m), where cross section of members are (0.6*0.3)m and
E=2.2e+9kg/m2.
olution:
S
DOF?
-
1
Rad)
M,
kg,
s
(Unit
=? When DOF=1
K
,
=?
(FER)
-
2
I
E
A
W
H(m)
L(m)
Member
0.0054
2.2e+9
0.18
0.3
0.6
2.5
AB
0.0054
2.2e+9
0.18
0.3
0.6
2.5
BC
0.0054
2.2e+9
0.18
0.3
0.6
6
CD
0.0054
2.2e+9
0.18
0.3
0.6
4
DE
//َبينىيت
( ئةوةى لةبةر
EA,EI
طشت )
ئةندامةكان
ن دةتوانني يةكرتى بة يةكسانن
ر
خ
ةكةى
نةدؤزينةوة
.كؤتاى تا
EA/L
3
12EI/L
2
6EI/L
4EI/L
2EI/L
Member
0.4EA
0.768EI
0.96EI
1.6EI
0.8EI
AB
0.4EA
0.768EI
0.96EI
1.6EI
0.8EI
BC
EA /6
EI /18
EI /6
2 EI /3
EI /3
CD
0.25EA
3 EI /16
3 EI /8
EI
0.5EI
DE
for stiffness matrix
to obtain Column (1)
=0)
2,3,4,5,6
=1, (D
1
D
D2
D1
D3
D4 D5 D6
E
A D
C
5m
(0,0,0) (5,0,0) (11,0,0) (15,0,0)
(17,0,0)
Internal hinge
1000kg/m
1000kg/m 500kg
300kg
B F
DOF=6 Stiffness matrix= (6*6)
[
F1
F2
F3
F4
F5
F6 ]
=
[
D1
D2
D3
D4
D5
D6 ]
(F=KD)
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
A B
θ
4𝐸𝐼𝜃
𝐿
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
1.6EI
0.96EI
0.8EI
A B
θ
0.96EI
24. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
23
[
K14
K24
K34
K44
K54
K64]
=
[
0
0.8EI
0.96EI
6.8EI/3
EI/3
0 ]
[
K12
K22
K32
K42
K52
K62]
=
[
0
1.6EI
0.96EI
0.80EI
0
0 ]
[
K13
K23
K33
K43
K53
K63]
=
[
−0.96EI
0.96EI
1.536EI
0.96EI
0
0 ]
=0) to obtain Column (2)
1,3,4,5,6
=1, (D
2
D
obtain Column (3)
=0) to
1,2,4,5,6
=1, (D
3
D
=0) to obtain Column (4)
1,2,3,5,6
=1, (D
4
D
∆
6𝐸𝐼∆
𝐿2
6𝐸𝐼∆
𝐿2
A B
12𝐸𝐼∆
𝐿3
12𝐸𝐼∆
𝐿3
∆
6𝐸𝐼∆
𝐿2
6𝐸𝐼∆
𝐿2
B C
12𝐸𝐼∆
𝐿3
12𝐸𝐼∆
𝐿3
∆
0.96EI
0.96EI
A B
12𝐸𝐼∆
𝐿3 0.768EI
∆
0.96EI
B C 0.96EI
0.768EI
12𝐸𝐼∆
𝐿3
2/3EI
C D
θ
1/3EI
1/6EI 1/6EI
4𝐸𝐼𝜃
𝐿
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
B C
θ
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
1.6EI
0.8EI
B C
θ
0.96EI
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
B C
θ
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
4𝐸𝐼𝜃
𝐿
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
C D
θ
4𝐸𝐼𝜃
𝐿
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
0.96EI
B C
θ
1.6EI
0.96EI
25. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
24
K =
[
0
0
0
0
0.5EI
EI ]
[
K16
K26
K36
K46
K56
K66]
=
[
K11 K12 K13 K14 K15 K16
K21 K22 K23 K24 K25 K26
K31 K32 K33 K34 K35 K36
K41 K42 K43 K44 K45 K46
K51 K52 K53 K54 K55 K56
K61 K62 K63 K64 K65 K66 ]
=
[
1.6EI 0 −0.96EI 0 0 0
0 1.6EI 0.96EI 0.80EI 0 0
−0.96EI 0.96EI 1.536EI 0.96EI 0 0
0 0.8EI 0.96EI 6.8EI/3 EI/3 0
0 0 0 1EI/3 5EI/3 0.5EI
0 0 0 0 0.5EI EI ]
[
0
0
0
EI/3
5EI/3
0.5EI]
[
K15
K25
K35
K45
K55
K65]
=
*
ستونةكان طشت ِىرب كة ئةوةى دواى
دؤزيةوة ِيزكراوةكةمانر ى
,
ِةكانرب
ِيزكراوةكةر ناو دةخةينةوة
خواةوة َوةىيش بةم
.
=0) to obtain Column (5)
1,2,3,4,6
=1, (D
5
D
obtain Column (6)
=0) to
1,2,3,4,5
=1, (D
6
D
D E
θ
4𝐸𝐼𝜃
𝐿
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
D E
θ
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
4𝐸𝐼𝜃
𝐿
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
D E
θ
EI
3/8EI 3/8EI
C D
θ
2𝐸𝐼𝜃
𝐿
4𝐸𝐼𝜃
𝐿
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
6𝐸𝐼𝜃
𝐿2
C D
θ
2/3EI
1/6EI 1/6EI
EI
D E
θ
0.5EI
3/8EI 3/8EI
26. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
25
[
1.6EI 0 −0.96EI 0 0 0
0 1.6EI 0.96EI 0.80EI 0 0
−0.96EI 0.96EI 1.536EI 0.96EI 0 0
0 0.8EI 0.96EI 6.8EI/3 EI/3 0
0 0 0 EI/3 5EI/3 0.5EI
0 0 0 0 0.5EI EI ]
[
1.6 0 −0.96 0 0 0
0 1.6 0.96 0.80 0 0
−0.96 0.96 1.536 0.96 0 0
0 0.8 0.96 6.8/3 1/3 0
0 0 0 1/3 5/3 0.5
0 0 0 0 0.5 1 ]
−1
17925
253850/12
6250/12 6250/12
A B C D E
21675 600
A B
E
C D E
D
C
17925 600
B
ixed End Reaction ? for member Loads:
F
-
3
FER=
4- Joint Force Vector?
Invert of FER=
Joint Force Vector =
1
𝐸𝐼
[
6250/12
−6250/12
−2500
−253850/12
26375
44200 ]
=
[
D1
D2
D3
D4
D5
D6 ]
[
D1
D2
D3
D4
D5
D6 ]
=
[
6250/12
−6250/12
−2500
−253850/12
26375
44200 ]
1
𝐸𝐼
6250/12
44800
44300 44800
[
D1
D2
D3
D4
D5
D6 ]
=
22825
27125
9350
2500
1250
6250/12 6250/12 6250/12
[
9739.2739
−1510.3135
15689.5885
−16457.9208
6890.0990
40754.9505 ]
44300
6250/12
F
B
A
1250
1250
1000kg/m
6250/12
6250/12
E
300
300kg
600
E
D
250
250
500kg
250
250
C
B
1250
1250
1000kg/m
6250/12
6250/12
D
C
1500
1500
1000kg/m
1875
1875
D
C
6600
6600
For Settlement
19800
19800
E
D
22275
22275
For Settlement
44550
44550
44200
26375
2500
22825
27125
9350
2500
1250
6250/12 6250/12 21675
6250/12
29. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
28
∆
D1
D2
D3 D1
D1
D2
ϴ
D4
D5
D6
D1
D2
D3
θ
[
∑ −
6𝐸𝐼
𝐿2
sin 𝜃
∑
6𝐸𝐼
𝐿2
cos 𝜃
∑
4𝐸𝐼
𝐿
+
6𝐸𝐼
𝐿2
sin 𝜃
−
6𝐸𝐼
𝐿2
cos 𝜃
2𝐸𝐼
𝐿 ]
2- 2D Frames Analysis by Direct Stiffness Method
هةنطاوةكانى
شيكاركردن
:
1
-
( Degree of Freedom )
ى
(
Structure
)
دةكةين ديارى كة ة
َةكانلخا َةىلجو لة بريتية كة
(
Translations and Rotations
)
َوةيش بةم
َتيدةردةكةو بؤ ماتريكسةكةمان ستيفنس قةبارةى
,
( بؤ
Frame
.خوارةوةية َوةىيش بةم )
كةلة تر بةشانةى ئةو ِةضاوكردنىر ِايىرسةرة
(
Beam
)
.كردووة بامسان
2
-
( َىلخا ِةضاوكردنىر
,3,4,5
2
( بةشى لة كة )
Beam
.بامسانكرد )
//َبينىيت
( دؤزينةوةى بؤ
FER
ئةم بؤ ةكان )
ئةندامانةى
َزةكانيانيه بونى دابةش بؤ َتيبكر طؤشةكةيان ِةضاوىر َويستةيث نني ئاسؤيي كة
لة كة
ئاسؤييةوة
َريذم كات ميلى َضةوانةيث بة
بؤ
ئةندامة
كة
َتيَوريدةث
.خوارةوة َوةىيش بةم
)
=1
D3
(
ixed
F
-
for Fixed
Deformation
Rotation
B
6𝐸𝐼
𝐿2
cos θ
6𝐸𝐼
𝐿2
cos 𝜃
6𝐸𝐼
𝐿2
sin θ
6𝐸𝐼
𝐿2
sin θ
B
θ
DOF= 3 DOF= 1 or 0 DOF= 2 or 1
A
Typical Frame
30. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
29
D5
D6
D4
D2 ө
Ø
D4
D5
D6
D2
1
D1
D3
D1
D3
[
∑
EA
L
sin 𝜃 cos θ −
12EI
L3 sin𝜃 cosθ
∑
𝐸𝐴
𝐿
sin2
𝜃 +
12EI
L3 cos2
𝜃
∑
6𝐸𝐼
𝐿2 cosθ
−
EA
L
sin 𝜃 cos θ +
12EI
L3 sin𝜃 cos θ
−
𝐸𝐴
𝐿
sin2
𝜃 −
12EI
L3 cos2
𝜃
6𝐸𝐼
𝐿2 cosθ ]
1
[
∑
𝐸𝐴
𝐿
cos
2
𝜃 +
12EI
L3
sin
2
𝜃
∑
EA
L
sin 𝜃 cos θ −
12EI
L3
sin 𝜃 cos θ
∑ −
6𝐸𝐼
𝐿2
sin 𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
cos
2
𝜃 −
12EI
L3
sin
2
𝜃
−
EA
L
sin 𝜃 cos θ +
12EI
L3
sin 𝜃 cos θ
6𝐸𝐼
𝐿2
sin 𝜃 ]
=1
1
Fixed) D
-
Horizontal Deformation for (Fixed
Fixed) D2=1
-
Vertical Deformation for (Fixed
EA
L
sin
2
θ
EA
L
sin
2
θ
12EI
L
3
sin
𝜃
cos
𝜃
12EI
L
3
sin
𝜃
cos
𝜃
EA
L
sin
𝜃
cos
θ
EA
L
sin
𝜃
cos
θ
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
12EI
L3
sin2
𝜃
12EI
L
3
sin
𝜃
cos
𝜃
B
A
EA
L
sin
𝜃
cos
θ
A
B
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
12EI
L3
sin 𝜃 cos 𝜃
12EI
L3
sin2
𝜃
EA
L
sin
𝜃
cos
θ
A
B
B
A
12EI
L3
sin2
θ
12EI
L3
sin2
θ
31. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
30
1000 kg
A
B C
D
L=5m
L=4m
1m
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
[
K11 K12 K13 K14 K15 K16 K17
K21 K22 K23 K24 K25 K26 K27
K31 K32 K33 K34 K35 K36 K37
K41 K42 K43 K44 K45 K46 K47
K51 K52 K53 K54 K55 K56 K57
K61 K62 K63 K64 K65 K66 K67
K71 K72 K73 K74 K75 K76 K77]
A
B C
D
Example (3) Draw B.M.D and S.F.D for the Frame shown due to the Loads Shown and
where cross section of members (600*200)mm and E=2200kg/mm2
Solution:
DOF?
-
1
Rad)
Cm,
kg,
s
(Unit
K =? When DOF=1
,
=?
(FER)
-
2
)
4
cm
(
I
)
2
cm
kg/
(
E
)
2
(cm
A
(cm)
W
(cm)
H
(cm)
L
Member
4
36*10
4
*10
22
1200
20
60
500
AB
4
36*10
4
*10
22
1200
20
60
500
BC
4
36*10
4
*10
22
1200
20
60
400
CD
EA/L
3
12EI/L
2
6EI/L
4EI/L
2EI/L
Member
528000
7603.2
1900800
6336*105
3168*105
AB
528000
7603.2
1900800
6336*105
3168*105
BC
660000
14850
2970000
7920*105
3960*105
CD
DOF=7 Stiffness matrix=(7*7)
(F=KD)
[
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7 ]
=
[
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7 ]
32. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
31
1
[
K11
K21
K31
K41
K51
K61
K71]
=
[
722946.048
249790.464
1520640
−528000
0
0
0 ]
1
[
K12
K22
K32
K42
K52
K62
K72]
=
[
249790.464
348260.352
760320
0
−7603.2
1900800
0 ]
6𝐸𝐼
𝐿2
6𝐸𝐼
𝐿2
Column (1)
obtain
=0) to
7
,
2,3,4,5,6
=1, (D
1
D
=0) to obtain Column (2)
1,3,4,5,6,7
=1, (D
2
D
Cos(θ) Sin(θ)
)
θ
(
2
Cos
)
θ
(
2
Sin
Cos(θ)
Sin(θ)
Angle(θ)
Member
0.48
0.36
0.64
-0.6
-0.8
233.130
BA
0
1
0
1
0
0
BC
0
1
0
-1
0
180
CB
0
0
1
0
-1
270
CD
EA
L
sinθ cos θ
12EI
L3
sin θ cos θ
12EI
L3
sin2
θ
12EI
L3
cos2
θ
EA
L
cos2
θ
EA
L
sin2
θ
6EI
L2
cos θ
6EI
L2
sin θ
Member
253440
3649.536
4866.048
2737.152
190080
337920
-1140480
-1520640
BA
0
0
0
7603.2
528000
0
1900800
0
BC
253440
3649.536
4866.048
10340.352
718080
337920
760320
-1520640
Sum
0
0
0
7603.2
528000
0
-1900800
0
CB
0
0
14850
0
0
660000
0
-2970000
CD
0
0
14850
7603.2
528000
660000
-1900800
-2970000
Sum
12EI
L
3
EA
L
EA
L
C
B
A
B C
D
A
B C
D
B
12EI
L
3
33. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
32
[
K43
K24
K34
K44
K54
K64
K74]
=
1
[
−528000
0
0
542850
0
2970000
2970000]
6𝐸𝐼
𝐿2
6𝐸𝐼
𝐿2
6𝐸𝐼
𝐿2
6𝐸𝐼
𝐿2
6𝐸𝐼
𝐿2
[
K13
K23
K33
K43
K53
K63
K73]
=
[
1520640
760320
1267200000
0
−1900800
316800000
0 ]
[
K15
K25
K35
K45
K55
K65
K75]
=
1
[
0
−7603.2
−1900800
0
667603.2
−1900800
0 ]
6𝐸𝐼
𝐿2
6𝐸𝐼
𝐿2
=0) to obtain Column (3)
1,2,4,5,6,7
=1, (D
3
D
D4=1, (D1,2,3,5,6,7=0) to obtain Column (4)
D5=1, (D1,2,3,4,6,7=0) to obtain Column (5)
EA
L
12EI
L3
EA
L
EA
L
4𝐸𝐼
𝐿
2𝐸𝐼
𝐿
4𝐸𝐼
𝐿
B
A
D
A
B C
D
C
C
B
B C
θ
A
B C
D
D
12EI
L3
B
12EI
L3
38. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
37
بةراوردى
بة منوونةكة شيكارى ئةجنامى
ئةجنامى
:َرةكانيو سؤفت
Note
D
C
B
A
(kg.cm)
Moment
0
95610.29
48583.15
-
134290.50
ئةجنامى
منوونةكة
OK
0
95610.29
48583.15
-
134290.51
STAAD V8i
OK
0
95610.29
48583.15
-
134290.50
SAP2000
( بة ئةجنامةكان ئايا
ETABS
ضةند )
ن
؟
?
?
?
?
ETABS
Note
D
C
B
A
)
(kg
Shear
CD
CB
BC
BA
239.03
239.03
488.39
511.61
115.75
615.75
ئةجنامى
منوونةكة
OK
239.03
239.03
488.39
511.61
115.75
615.75
STAAD V8i
OK
239.03
239.03
488.39
511.61
115.75
615.75
SAP2000
( بة ئةجنامةكان ئايا
ETABS
ضةند )
ن
؟
?
?
?
?
?
?
ETABS
239.03
-488.39
511.61
𝐃
𝐁
𝐀
𝐂
S.F.D(kg)
SDC =S(FER)DC-
6EI
L2 (θC + θD −
2∆
L
)
→ SDC = 0-
6∗220000∗36∗104
160000
( 3.08254696846886 ∗ 10−5
+ −2.10614649623829 ∗ 10−4
−
2∗−0.0520538439417292
400
)
∴ 𝐒𝐃𝐂 = −𝟐𝟑𝟗. 𝟎𝟑 𝐤𝐠
SCD =S(FER)CD+
6EI
L2 (θC + θD −
2∆
L
)
→ SCD = 0+
6∗220000∗36∗104
160000
( 3.08254696846886 ∗ 10−5
+ −2.10614649623829 ∗ 10−4
−
2∗−0.0520538439417292
400
)
∴ 𝐒𝐂𝐃 = 𝟐𝟑𝟗. 𝟎𝟑 𝐤𝐠
39. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
38
D1
D2
D1
1
EA
L
sin
𝜃
cos
θ
EA
L
sin
𝜃
cos
θ
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
[
∑
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
∑
𝐸𝐴
𝐿
sin 𝜃 cos 𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
sin 𝜃 cos 𝜃]
3- 2D Trusses Analysis by Direct Stiffness Method
هةنطاوةكانى
شيكاركردن
:
1
-
( Degree of Freedom )
ى
(
Structure
)
دةكةين ديارى كة ة
(َةكانلخا َةىلجو لة بريتية كة
Translations
)
ستيفنس قةبارةى َوةيش بةم
َتيدةردةكةو بؤ ماتريكسةكةمان
,
( بؤ
Truss
.خوارةوةية َوةىيش بةم )
2
-
(
Structure
و دةكةين بةش بةش َةكاندالخا لة ةكة )
(
Pinned End Reaction
)
بؤ ئةدؤزينةوة
يةكةلة يةك
(
Axial
Deformation
)
( َىيث بة
DOF
دةدؤزينةوة ماتريكسةكة ستيفنس بةمةش كان ة )
خوارةوة َوةىيش بةم
.
- 3
(
Joint Force Vector
)
بؤ ئةدؤزينةوة
(
Joint Loads
)
ئةو بؤ تايبةت بة
( بة بةرامبةر كة َزانةىيه
DOF
.نني كان ة )
4
-
سةرئةجنامى
(
Joint Force Vector
)
كان ة
ئةدؤزينةوة
و
بة بةرامبةر َزةكةوةيه ماتريكسى ناو دةخيةينة
(
Degree of Freedom
)
.كة ة
.دةكةين شيكار ماتريكسةكة َشةيهاوك دواتر
5
-
ئةندامةكان ناو َزىيه
ئةدؤزينةوة
(
s
Internal Force of Member
)
A
F
//َبينىيت
( دؤزينةوةى بؤ
PER
ئةم بؤ ةكان )
ئةنداما
كة نةى
لة كة َزةكانيانيه بونى دابةش بؤ َتيبكر طؤشةكةيان ِةضاوىر َويستةيث نني ئاسؤيي
َضةوانةيث بة ئاسؤييةوة
ى
بؤ َريذم كات ميلى
َتيَوريدةث ئةندامةكة
.خوارةوة َوةىيش بةم
=
𝐸𝐴∆
𝐿
DOF= 2 DOF= 0 DOF= 1
Some Typical Truss
∆
𝐸𝐴∆
𝐿
A B 𝐸𝐴∆
𝐿
A
∆
B
𝐸𝐴∆
𝐿
A B 𝐸𝐴∆
𝐿
Horizontal Deformation for (Pinned- Pinned) D1=1
D4
D3
𝜃
D2
D1=1
40. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
39
EA
L
sin
2
𝜃
𝐸𝐴
𝐿
sin 𝜃 cos θ
EA
L
sin
2
𝜃
𝐸𝐴
𝐿
sin 𝜃 cos θ
[
∑
𝐸𝐴
𝐿
sin 𝜃 cos 𝜃
∑
𝐸𝐴
𝐿
sin2
𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
sin 𝜃 cos 𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
sin2
𝜃 ]
[
K11 K12 K13 K14 K15
K21 K22 K23 K24 K25
K31 K32 K33 K34 K35
K41 K42 K43 K44 K45
K51 K52 K53 K54 K55]
hown due to the
s
russ
T
at (D) and internal forces for the
Calculate the Joint Displacement
(4)
Example
all members are pin connected.
ll members,
a
for
2
A=0.05m
,
2
ton/m
7
2*10
where E=
,
shown
Load
Solution:
?
DOF
-
1
C
C
A
B
Verticall Deformation for (Pinned - Pinned) D2=1
D3
𝜃
D4
D2=1
D1
//َبينىيت
( خوارةوة َوةىيش بةم
∆
( هؤى َتةيكةدةب دةدؤزينةوة )
Axial Force
لة )
ئةندامةكاندا
( ئةم ئةوةى بةر لة.
∆
شيكارى لة كة )
ئةندامةكة تةوةرةى ئاراستةى بؤ ِينربيانطؤ َويستةيث طشتني تةوةرةى ئاراستةى بة ئةيدؤزينةوة ِيزكراوةكةدار
.
𝜃
∆Ax
∆Ay
∆Bx
∆By
A
B
∆= (∆By − ∆Ay) sin 𝜃 + (∆Bx − ∆Ax) cos 𝜃
1
4m
4m
3m
50 ton
A
B
D
D3
D4
D5
D2
D1
DOF=5 Stiffness matrix=(5*5)
[
F1
F2
F3
F4
F5 ]
=
[
D1
D2
D3
D4
D5 ]
(F= KD)
A
B
D
41. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
40
[
∑
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃{𝐴𝐵,𝐴𝐷}
−
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑐𝑜𝑠 𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑐𝑜𝑠 𝜃 ]
[
K11
K21
K31
K41
K51]
= =
[
0.378EA
−0.25EA
0
−0.128EA
−0.096EA]
[
−
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
∑
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃{𝐴𝐵,𝐵𝐶,𝐵𝐷}
∑
𝐸𝐴
𝐿
𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑐𝑜𝑠 𝜃{𝐵𝐴,𝐵𝐶,𝐵𝐷}
−
𝐸𝐴
𝐿
cos2
𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑐𝑜𝑠 𝜃 ]
[
K12
K22
K32
K42
K52]
= =
[
−0.25EA
0.5EA
0
0
0 ]
[
−
𝐸𝐴
𝐿
𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑐𝑜𝑠 𝜃
∑
𝐸𝐴
𝐿
𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑐𝑜𝑠 𝜃{𝐵𝐴,𝐵𝐶,𝐵𝐷}
∑
𝐸𝐴
𝐿
sin2
𝜃{𝐵𝐴,𝐵𝐶,𝐵𝐷}
−
𝐸𝐴
𝐿
𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑐𝑜𝑠 𝜃
−
𝐸𝐴
𝐿
sin2
𝜃 ]
[
K13
K23
K33
K43
K53]
= =
[
0
0
1/3EA
0
−1/3EA]
ton, m)
s
(Unit
K =? When DOF=1
,
=?
ER)
P
(
-
2
EA
L
sinθ cos θ
EA
L
cos2
θ
EA
L
sin2
θ
Angle(θ)
EA/L
)
(ton/m
)
2
ton/m
(
E
)
2
(m
A
(m)
L
Member
Point
0
0.25 EA
0
0
0.25 EA
2*107
0.05
4
AB
A
0.096EA
0.128EA
0.072EA
36.87
0.2 EA
2*107
0.05
5
AD
0.096EA
0.378EA
0.072EA
∑ 𝐴𝐵, 𝐴𝐷
0
0.25 EA
0
180
0.25 EA
2*107
0.05
4
BA
B 0
0.25 EA
0
0
0.25 EA
2*107
0.05
4
BC
0
0
1/3EA
90
1/3 EA
2*107
0.05
3
BD
0
0.5EA
1/3EA
∑ 𝐵𝐴, 𝐵𝐶, 𝐵𝐷
0
0
1/3EA
270
1/3EA
2*107
0.05
3
DB
D
0.096EA
0.128EA
0.072EA
216.87
0.2 EA
2*107
0.05
5
DA
-0.096EA
0.128EA
0.072EA
323.13
0.2 EA
2*107
0.05
5
DC
0
0.256EA
1.432/3EA
∑ 𝐷𝐴, 𝐷𝐵
,DC
=0) to obtain Column (1)
2,3,4,5
=1, (D
1
D
=0) to obtain Column (2)
1,3,4,5
=1, (D
2
D
)
3
=0) to obtain Column (
1,2,4,5
=1, (D
3
D
43. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
42
[
𝐷1
𝐷2
𝐷3
𝐷4
𝐷5]
[
𝐷1
𝐷2
𝐷3
𝐷4
𝐷5]
=
-1
[
𝐷1
𝐷2
𝐷3
𝐷4
𝐷5]
=
[
0.378𝐸𝐴 −0.25𝐸𝐴 0 −0.128𝐸𝐴 −0.096𝐸𝐴
−0.25𝐸𝐴 0.5𝐸𝐴 0 0 0
0 0 1/3𝐸𝐴 0 −1/3𝐸𝐴
−0.128𝐸𝐴 0 0 0.256𝐸𝐴 0
−0.096𝐸𝐴 0 −1/3𝐸𝐴 0 1.486/3𝐸𝐴]
[
0
0
−50
0
0 ]
=
= ?
nternal Forces
I
-
5
F (Ton) =
EA
L
∆
(m)
)
∆
(
1
𝐸𝐴
)
2
(ton/m
EA/L
)
2
ton/m
(
E
)
2
(m
A
(m)
L
Member
sion
ten
4
33.3
133.4
0.25 EA
2*107
0.05
4
AB
tension
33.33
133.3
0.25 EA
2*107
0.05
4
BC
presion
com
41.67
-
-208.33
0.2 EA
2*107
0.05
5
CD
presion
com
7
41.6
-
-208.34
0.2 EA
2*107
0.05
5
DA
tension
50
150
EA /3
2*107
0.05
3
BD
Joint Displacement at (D)
=
(D)
Horizontal Displacement at
=
(D)
Vertical Displacement at
بةراوردى
منوونةكة شيكارى ئةجنامى
بة
ئةجنامى
سؤفت
:َرةكانيو
Note
A
D
BD
D
C
C
B
B
A
Force (ton)
-41.67
50
-41.67
33.33
33.34
منوونةكة ئةجنامى
OK
-41.67
50
-41.67
33.33
33.33
STAAD V8i
OK
-41.67
50
-41.67
33.33
33.33
SAP2000
بة ئةجنامةكان ئايا
(
ETABS
ضةند )
ن
؟
?
?
?
?
?
ETABS
[
0
0
−50
0
0 ]
1
𝐸𝐴
[
0.378 −0.25 0 −0.128 −0.096
−0.25 0.5 0 0 0
0 0 1/3 0 −1/3
−0.128 0 0 0.256 0
−0.096 0 −1/3 0 1.486/3]
1
𝐸𝐴
[
−266.67
−133.33
−675
−133.33
−525 ]
m
1
𝐸𝐴
∗ (−133.33) = -1.3333*10-4
= 1.3333*10-4
m
1
𝐸𝐴
∗ (−525) = -5.25*10-4
= 5.25*10-4
m
44. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
43
A
Y
Local Axis
A
DOF=6
RY
RX
RZ
RZ
RX
RY
َماىيه
َوةيش بةم زةبرةكان ئاراستةى
َنةيو
دةكةين
:
x
: ( 3D Structure )
دةطوجن كة َكهاتانةنيث ئةو
َتي
َزيه
زةبر و
(
Load, Moment
)
َكدايِوتةختر هةر لة
كار
ي
خبةنة طةريان
سةر
.
//َبينىيت
شيكارى لة
(
Beam, Frame
)
لة
(
3D Structure
( بة راورد بة )
2D Structure
( َىس )
DOF
)
وةك َتيدةب زياد
سةرةوةدا َنةكةىيو لة
دةيبينني
.
ئةندا َذاىيدر بة كة ِانةىرسو ئةو َتيِةضاوبكرر َويستةيث كة ئةوةى وة
( َتةيدةب ِوودةداتر مةكة
Torsion
)
( ِةضاوكردنىر َللةطة
moment of Inertia
)
.َةتةكانلحا طشت بؤ
4- 3D Beams Analysis by Direct Stiffness Method
هةنطاوةكانى
شيكاركردن
:
1
-
( Degree of Freedom )
ى
(
Structure
)
دةكةين ديارى كة ة
َةىلجو لة بريتية كة
َةكانلخا
(
Translations and Rotations
)
َوةيش بةم
َتيدةردةكةو بؤ ماتريكسةكةمان ستيفنس قةبارةى
.
2
-
(
Structure
و دةكةين بةش بةش َةكاندالخا لة ةكة )
(
Fixed End Reaction
)
بؤ ئةدؤزينةوة
يةكةلة يةك
Deformation
(
Rotation, Shear , Axial
)
( َىيث بة
DOF
دةدؤزينةوة ماتريكسةكة ستيفنس بةمةش كان ة )
خوارةوة َوةىيش بةم
.
D6 D5
D4
D3
D2
D1
Z
Y
X
Z
Global Axis
45. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
44
)
1
=
z
θ
(
ixed
F
-
for Fixed
Deformation
Rotation
`
)
=1
y
θ
(
fixed
-
for Fixed
Deformation
Rotation
Z
Z
Y
6𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿2
6𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿2
4𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿
2𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿
Z
Y
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
4𝐸𝐼𝑦
𝐿
2𝐸𝐼𝑦
𝐿
Z
Y
Z
Y
6𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿2
6𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿2
2𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿
4𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿
Z
Y
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
2𝐸𝐼𝑦
𝐿
4𝐸𝐼𝑦
𝐿
Z
Y
Z
Y
Z
Y
6𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿2
4𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿
2𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿
Z
Y
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
2𝐸𝐼𝑧
𝐿
4𝐸𝐼𝑧
𝐿
Z
Y
6𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿2
2𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿
4𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿
Y
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
4𝐸𝐼𝑧
𝐿
2𝐸𝐼𝑧
𝐿
Z
Y
46. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
45
)
1
=
x
θ
(
ixed
F
-
for Fixed
Deformation
Rotation
=1)
y
(∆
Fixed
-
for Fixed
Deformation
Shear
Z
𝐺𝐼𝑥𝜃𝑥
𝐿
𝐺𝐼𝑥𝜃𝑥
𝐿
∆y
∆y
6𝐸𝐼𝑧∆𝑦
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧∆𝑦
𝐿2
12EIz∆y
L3
12EIz∆y
L3
Z
Y
Z
𝐺𝐼𝑥𝜃𝑥
𝐿
𝐺𝐼𝑥𝜃𝑥
𝐿
𝐺𝐼𝑥
𝐿
𝐺𝐼𝑥
𝐿
Y
Z
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
12EIz
L3
12EIz
L3
Y
Y Y
6𝐸𝐼𝑧∆𝑦
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧∆𝑦
𝐿2
12EIz∆y
L3
12EIz∆y
L3
Z
Y
12EIz
L3
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
12EIz
L3
Z
𝐺𝐼𝑥
𝐿
𝐺𝐼𝑥
𝐿
Y
Z
Y
Z
Y
Y
Z
47. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
46
Shear Deformation for Fixed-Fixed(∆z=1)
=1)
x
(∆
Fixed
-
for Fixed
Deformation
Axial
( َوازىيش تةنها ئةطةر
Fixed-Fixed
)
َرينيَبذلهة
ئةندامةكان طشت بؤ ِدةكةينةوةرث خوارةوة خشتةى ئةم ئةوا
.
3
-
( َىلخا ِةضاوكردنىر
3,4,5
( بةشى لة كة )
Beam
.َبينيةكانيت طشت َللةطة.بامسانكرد )
x
I
y
I
z
I
E
A
H
W
L
Member
A-B
EA/L
/L
x
I
G
3
/L
y
12EI
3
/L
z
12EI
2
/L
y
6EI
2
/L
z
6EI
/L
y
EI
4
/L
y
EI
2
/L
z
EI
4
/L
z
2EI
Member
A-B
𝐸𝐴
𝐿
𝐸𝐴∆𝑥
𝐿
Y
Z
Z
Z
Y
𝐸𝐴∆𝑥
𝐿 𝐸𝐴
𝐿
Z
6𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿2
12𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿3
12𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿3
6𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿2
∆z
∆x
∆x
𝐸𝐴∆𝑥
𝐿
𝐸𝐴∆𝑥
𝐿
𝐸𝐴
𝐿
𝐸𝐴
𝐿
Y
Z
Y
Y
Z
∆z
Y
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
Y
Z
Y
Z
Y
Z
Y
Z
6𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿2
12𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿3
12𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿3
6𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿2
Y
Z
Y
Z
48. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
47
(0,6,0)
D2
(4,0,0)
(4,0,0)
A
A
B
C
B
C
6m
2000kg
1000kg
A
B
C
(0,0,0)
(0,6,0)
D1
D3
D4
D5
D6
[
K11 K12 K13 K14 K15 K16
K21 K22 K23 K24 K25 K26
K31 K32 K33 K34 K35 K36
K41 K42 K43 K44 K45 K46
K51 K52 K53 K54 K55 K56
K61 K62 K63 K64 K65 K66 ]
(0,0,0)
(X,Y,Z)
Example (5) Draw B.M.D(z)&(y) for the Beams shown Space due to the Loads shown, where
cross section of members are (0.9*0.4)m and E=2.2e+9kg/m2, G=9.167e+8 kg/m2 (member
Loads are at the center of members).
4m
3D View Top View
Solution:
1- DOF?
``
Rad)
kg, m,
s
(Unit
When DOF=1
K =?
,
=?
(FER)
-
2
`
)
4
(m
x
I
)
4
(m
y
I
)
4
(m
z
I
)
2
( kg/m
G
)
2
kg/m
(
E
)
2
(m
A
(m)
W
(m)
H
(m)
L
Member
0.01384148026
0.0048
0.0243
9.167e+8
2.2e+9
0.36
0.4
0.9
6
AB
0.01384148026
0.0048
0.0243
9.167e+8
2.2e+9
0.36
0.4
0.9
4
BC
Z
X
Y
Global Axis
DOF=6 Stiffness matrix=(6*6)
(F=KD) [
F1
F2
F3
F4
F5
F6 ]
=
[
D1
D2
D3
D4
D5
D6 ]
Y
W
H Z
Iz =
WH3
12
Iy =
HW3
12
Ix =J = HW3
(
1
3
− 0.21
𝑊
𝐻
(1 −
𝑊4
12𝐻4))
49. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
48
[K11 … . … K16] =[198586666.66667 0 0 0 0 −1760000]
[K21 … . … K26] = [0 133980000 0 0 0 3960000]
[K31 … . … K36] = [0 0 12993750 8910000 −20047500 0]
D1=1, (D2,3,4,5,6=0) to obtain Row(1)
D2=1, (D1,3,4,5,6=0) to obtain Row (2)
D3=1, (D1,2,4,5,6=0) to obtain Row (3)
EA/L
/L
x
I
G
3
/L
y
12EI
3
/L
z
12EI
2
/L
y
6EI
2
/L
z
6EI
/L
y
EI
4
/L
y
EI
2
/L
z
EI
4
/L
z
2EI
Member
132 e+6
2114747.49272
586666.67
2970000
1760000
8910000
7040000
3520000
35640000
17820000
AB
198 e+6
3172121.23908
1980000
10023750
3960000
20047500
10560000
5280000
53460000
26730000
BC
B
A
A
A
A
C
A
C
B
1
c
B
A
B
1
1
B
C
B Z
Y
Z
Y
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
Z
Y
𝐸𝐴
𝐿
Z
Y
B
C
B Z
Y
Z
Y
B
Global Axis
Z
X
Y
1
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
Z
Y
𝐸𝐴
𝐿
Z
Y
B
C
B Z
Y
Z
Y
1
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
12EIz
L3
Z
Y
B
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
12EIz
L3
Z
Y
50. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
49
B
[K41 … . … K46] =[0 0 8910000 38812121.23908 0 0]
[K51 … . … K56] =[0 0 −20047500 0 55574747.49272 0]
1
C
[K61 … . … K66] =[−1760000 3960000 0 0 0 17600000]
C
D4=1, (D1,2,3, 5,6=0) to obtain Row (4)
D5=1, (D1,2,3, 4,6=0) to obtain Row(5)
1
D6=1, (D1,2,3, 4,5=0) to obtain Row(6)
B
A
B
B
A C
B
A
B
C
B Z
Y
1 1
Z
Y
Global Axis
Z
X
Y
Z
Y
𝐺𝐼𝑥
𝐿
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
4𝐸𝐼𝑧
𝐿
Z
Y
B
A
B
C
B Z
Y
1
Z
Y
Z
Y
𝐺𝐼𝑥
𝐿
𝐺𝐼𝑥
𝐿
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
4𝐸𝐼𝑧
𝐿
Z
Y
A
B
C
B
Z
Y
1
Z
Y
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
4𝐸𝐼𝑦
𝐿
Z
Y
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
4𝐸𝐼𝑦
𝐿
Z
Y
X
51. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
50
[
K11 K12 K13 K14 K15 K16
K21 K22 K23 K24 K25 K26
K31 K32 K33 K34 K35 K36
K41 K42 K43 K44 K45 K46
K51 K52 K53 K54 K55 K56
K61 K62 K63 K64 K65 K66 ]
=
[
198586666.66667 0 0 0 0 −1760000
0 133980000 0 0 0 3960000
0 0 12993750 8910000 −20047500 0
0 0 8910000 38812121.23908 0 0
0 0 −20047500 0 55574747.49272 0
−1760000 3960000 0 0 0 17600000 ]
1000 kg.m
[
1000
1000
−2500
−3750
0
1000 ]
=
[
198586666.66667 0 0 0 0 −1760000
0 133980000 0 0 0 3960000
0 0 12993750 8910000 −20047500 0
0 0 8910000 38812121.23908 0 0
0 0 −20047500 0 55574747.49272 0
−1760000 3960000 0 0 0 17600000 ][
D1
D2
D3
D4
D5
D6 ]
for member Loads:
Reaction?
Fixed End
-
3
4- Joint Force Vector?
Invert of FER=
Joint Force Vector =
3750 kg.m
A
5000 kg
3750 kg. m
2500 kg
B
2500 kg
2500 kg
3750 kg.m
1000 kg.m
C
B
1000 kg.m
1000 kg.m
C
B
3750 kg.m
A
B
2500 kg
2500 kg
3750 kg.m
1000 kg. m
B
[
F1
F2
F3
F4
F5
F6 ]
=
[
1000
1000
−2500
−3750
0
1000 ]
52. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
51
-1
[
D1
D2
D3
D4
D5
D6 ]
=
[
198586666.66667 0 0 0 0 −1760000
0 133980000 0 0 0 3960000
0 0 12993750 8910000 −20047500 0
0 0 8910000 38812121.23908 0 0
0 0 −20047500 0 55574747.49272 0
−1760000 3960000 0 0 0 17600000 ] [
1000
1000
−2500
−3750
0
1000 ]
[
D1
D2
D3
D4
D5
D6 ]
=
[
5.5324674E − 06
5.8067094𝐸 − 06
−4.4103185𝐸 − 04
4.6272605𝐸 − 06
−1.5909359𝐸 − 04
5.6064919𝐸 − 05 ]
5- Moment =?
MZ=? For Member AB
FER=
MZ=? For Member BC
FER=
D3=1
Z
Y
6𝐸𝐼𝑧∆𝑦
𝐿2
4𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿
D4=1
A
C
6𝐸𝐼𝑧∆𝑦
𝐿2
3750 kg.m
2𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿
Z
Y
B
D5=1
C
B
4𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿
2𝐸𝐼𝑧𝜃𝑧
𝐿
6𝐸𝐼𝑧∆𝑦
𝐿2
D3=1
C
B 6𝐸𝐼𝑧∆𝑦
𝐿2
5000 kg
B
2500 kg
2500 kg
3750 kg.m
B
A
M(Z)AB = MFER(AB) +
2EIzθz
L
+
6EIz∆y
L2 = -3750 +
2∗2.2∗109∗0.0243∗4.6272605E−06
6
+
6∗2.2∗109∗0.0243∗(−4.4103185E−04)
62
∴ 𝐌(𝐙)𝐀𝐁 = −𝟕𝟓𝟗𝟕. 𝟏𝟒 𝐤𝐠. 𝐦
M(Z)CB = MFER(CB) +
2EIzθz
L
−
6EIz∆y
L2 = 0 +
2∗2.2∗109∗0.0243∗−1.5909359𝐸−04
4
−
6∗2.2∗109∗0.0243∗(−4.4103185𝐸−04)
42
∴ 𝐌(𝐙)𝐂𝐁 = −𝟒𝟓𝟖𝟗. 𝟎𝟏 𝐤𝐠. 𝐦
M(Z)BA = MFER(BA) +
4EIzθz
L
+
6EIz∆y
L2 =+3750 +
4∗2.2∗109∗0.0243∗4.6272605E−06
6
+
6∗2.2∗109∗0.0243∗(−4.4103185E−04)
62
∴ 𝐌(𝐙)𝐁𝐀 = −𝟏𝟒. 𝟔𝟖 𝐤𝐠. 𝐦
53. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
52
MY=? For Member AB
FER =
MY=? For Member CB
FER=
1000 kg. m
C
B
1000 kg. m
B
6𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿2
2𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿
6𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿2
A
4𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿
2𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿
B
MBC = MFER(BC) +
4EIzθz
L
−
6EIz∆y
L2 = 0 +
4∗2.2∗109∗0.0243∗−1.5909359𝐸−04
4
−
6∗2.2∗109∗0.0243∗(−4.4103185𝐸−04)
42
∴ 𝐌(𝐙)𝐁𝐂 = 𝟑𝟑𝟔. 𝟒𝟒 𝐤𝐠. 𝐦
Z
Y
A
D6=1
A
6𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿2
M(Y)AB = MFER(AB) +
2EIyθy
L
+
6EIy∆z
L2 = 0+
2∗2.2∗109∗0.0048∗ 5.6064919E−05
6
−
6∗2.2∗109∗0.0048∗ 5.5324674E−06
62
B
∴ 𝐌(𝐘)𝐀𝐁 = 𝟏𝟖𝟕. 𝟔𝟏 𝐤𝐠. 𝐦
D1=1
M(Y)BA = MFER(BA) +
4EIyθy
L
+
6EIy∆z
L2 = 0+
4∗2.2∗109∗0.0048∗ 5.6064919E−05
6
−
6∗2.2∗109∗0.0048∗ 5.5324674E−06
62
∴ 𝐌(𝐘)𝐁𝐀 = 𝟑𝟖𝟒. 𝟗𝟔 𝐤𝐠. 𝐦
B
4𝐸𝐼𝑦𝜃𝑦
𝐿
Z
Y
C
C
B
D6=1
6𝐸𝐼𝑦∆𝑧
𝐿2
D2=1
M(Y)CB = MFER(CB) +
2EIyθy
L
+
6EIy∆z
L2 = +1000+
2∗2.2∗109∗0.0048∗ 5.6064919E−05
4
+
6∗2.2∗109∗0.0048∗ 5.8067094E−06
42
∴ 𝐌(𝐘)𝐂𝐁 = 𝟏𝟑𝟏𝟗. 𝟎𝟐 𝐤𝐠. 𝐦
M(Y)BC = MFER(BC) +
4EIyθy
L
+
6EIy∆z
L2 = -1000+
4∗2.2∗109∗0.0048∗ 5.6064919E−05
4
+
6∗2.2∗109∗0.0048∗ 5.8067094E−06
42
∴ 𝐌(𝐘)𝐁𝐂 = −𝟑𝟖𝟒. 𝟗𝟔 𝐤𝐠. 𝐦
54. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
53
بةراوردى
ئ
بة منوونةكة شيكارى ةجنامى
ئةجنامى
سؤفت
:َرةكانيو
Note
C
C
B
A
B
A
m)
Moment(kg.
4589.01
-336.44
-14.68
7597.14
z
M
ئ
منوونةكة ةجنامى
-1319.02
-384.96
-384.96
187.61
y
M
OK
4589.02
-336.44
-14.68
7597.14
z
M
STAAD V8i
OK
-1319.02
-384.96
-384.96
187.61
y
M
OK
4589.02
-336.43
-14.68
7597.14
z
M
SAP2000
OK
-1319.02
-384.96
-384.96
187.61
y
M
?
?
?
?
ETABS
187.61
851.99
384.96 1319.02
3708.76
-7597.14
14.68
336.44
B.M.D(z)( kg. m)
-4589.01
-3791.24
B.M.D(y)( kg. m)
1148.01
55. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
54
5- 3D Frames Analysis by Direct Stiffness Method
//َبينىيت
هةنطاوةكانى
( شيكاركردنى
3D Frame
تةنها )
(
5
َشوويث هةنطاوةكانى )
.َبينيةكانيت طشت َلطة لة َننييدةه بةكار
Example (6) Draw all diagrams for the Space Frame shown due to the Loads Shown, where Section of
beams are (0.6*0.4)m and Columns (0.4*0.4)m, E=3*109
kg/m2
, G=1.25*109
kg/m2
.
Solution:
1- DOF?
F
D22
D23
D19
D20
D21
D24
D16
D17
D13
D14
D15
D18
D10
D11
D7
D8
D9
D12
D4
D5
D1
D2
D3
5 ton
2 ton
1 ton
1 ton
F
E
G
H
D
C
B
A
6m
8m
4m
Y
X
Z
Global Axis
E
G
H
D
C
B
A
D6
Y
X
Z
Global Axis
DOF=24 Stiffness matrix= (24*24)
56. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
55
G =
E
2.4
//َبينىيت
( َوانين ثةيوةندى
E,G
( تةنها ئةوةى بؤ ثرسيارةكة َرةىيطو بة دةدؤزينةوة )
E
َننييبه بةكار )
.
2- (FER) =? , K =? When DOF=1 (Units Ton, m, Rad)
4
x m
I
4
y m
I
4
m
z
I
kg/m2
G
kg/m2
E
(m2)
A
(m)
W
(m)
H
(m)
L
Member
0.00360533333
0.0256/12
0.0256/12
E/2.4
E
0.16
0.4
0.4
4
AB
0.00751249383
0.0032
0.0072
E/2.4
E
0.24
0.4
0.6
6
BC
0.00360533333
0.0256/12
0.0256/12
E/2.4
E
0.16
0.4
0.4
4
CD
0.00751249383
0.0032
0.0072
E/2.4
E
0.24
0.4
0.6
8
CE
0.00360533333
0.0256/12
0.0256/12
E/2.4
E
0.16
0.4
0.4
4
EF
0.00751249383
0.0032
0.0072
E/2.4
E
0.24
0.4
0.6
6
EG
0.00360533333
0.0256/12
0.0256/12
E/2.4
E
0.16
0.4
0.4
4
GH
0.00751249383
0.0032
0.0072
E/2.4
E
0.24
0.4
0.6
8
GB
2
/L
y
6EI
2
/L
z
6EI
/L
y
EI
4
/L
y
EI
2
/L
z
EI
4
/L
z
2EI
Member
0.0008E
0.0008E
E*0.0064/3
E*0.0032/3
E*0.0064/3
E*0.0032/3
AB
E*0.0016/3
0.0012E
E*0.0064/3
E*0.0032/3
0.0048E
0.0024E
BC
0.0008E
0.0008E
E*0.0064/3
E*0.0032/3
E*0.0064/3
E*0.0032/3
CD
0.0003E
0.000675E
0.0016E
0.0008E
0.0036E
0.0018E
CE
0.0008E
0.0008E
E*0.0064/3
E*0.0032/3
E*0.0064/3
E*0.0032/3
EF
E*0.0016/3
0.0012E
E*0.0064/3
E*0.0032/3
0.0048E
0.0024E
EG
0.0008E
0.0008E
E*0.0064/3
E*0.0032/3
E*0.0064/3
E*0.0032/3
GH
0.0003E
0.000675E
0.0016E
0.0008E
0.0036E
0.0018E
GB
EA/L
/L
x
I
G
3
/L
y
12EI
3
/L
z
12EI
Member
0.04E
E*0.00360533333/9.6
0.0004E
0.0004E
AB
0.04E
E*0.00751249383/14.4
E*0.0016/9
0.0004E
BC
0.04E
E*0.00360533333/9.6
0.0004E
0.0004E
CD
0.03E
E*0.00751249383/19.2
0.000075E
E*0.0216/128
CE
0.04E
E*0.00360533333/9.6
0.0004E
0.0004E
EF
0.04E
E*0.00751249383/14.4
E*0.0016/9
0.0004E
EG
0.04E
E*0.00360533333/9.6
0.0004E
0.0004E
GH
0.03E
E*0.00751249383/19.2
0.000075E
E*0.0216/128
GB
[
F1
F2
F3
F4
F5
.
.
.
F24]
=
[
K11 K12 K13 K14 K15 K16 . . . K124
K21 K22 K23 K24 K25 K26 . . . K224
K31 K32 K33 K34 K35 K36 . . . K324
K41 K42 K43 K44 K45 K46 . . . K424
K51 K52 K53 K54 K55 K56 . . . K524
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
K241 K242 K243 K244 K245 K246 . . . K2424] [
D1
D2
D3
D4
D5
.
.
.
D24]
(F=KD)
57. Stiffness Method (Matrix Structural Analysis) Ali Muhammad Shekha
56
D1=1 to obtain Row(1)
D2=1 to obtain Row (2)
D3=1 to obtain Row (3)
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
C
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
12𝐸𝐼𝑧
𝐿3
12𝐸𝐼𝑧
𝐿3
12𝐸𝐼𝑧
𝐿3
12𝐸𝐼𝑧
𝐿3
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
𝐸𝐴
𝐿
𝐸𝐴
𝐿
C
𝐸𝐴
𝐿
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
Row3=
𝐸𝐴
𝐿
1 Y
A
B
X
Z
12𝐸𝐼𝑧
𝐿3
12𝐸𝐼𝑧
𝐿3
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
𝐸𝐴
𝐿
C
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
6𝐸𝐼𝑦
𝐿2
Row1=
[0.040475E 0 0 0 −0.0008E −0.0003E −0.04𝐸 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 −0.000075E 0 0 0 0 −0.0003E]
[0 E ∗ 0.2752/9 0 0.0008E 0 E ∗ 0.0016/3 0 −E ∗ 0.0016/9 0 0 0 E ∗ 0.0016/3 0 0 0 0 0 0 0 −0.03E 0 0 0 0]
B
B Z
A
B
Z
X
Y
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
6𝐸𝐼𝑧
𝐿2
Y
X
Z
Global Axis
1
Y
A
B
X
Z
Y
A
B
X
Z
B
G
1
1
B Z
Y
Z
Y
[0 0 E ∗ 5.1928/128 0.000675𝐸 −0.0012E 0 0 0 −0.0004E 0 −0.0012E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 −E ∗ 0.0216/128 0.000675E 0 0]
G
Y
Row2=
Z
Y
C
1
Y
A
B
X
Z
B
G
1
1 B Z
Y
Z
Y
Y
A
B
X
Z
B
B
G
Z
Y
Z
Y
C
12𝐸𝐼𝑦
𝐿3
1
B
G
1
B Z
Y
Z
Y
B
B
G
Z
Y
Z
Y
C